四夸克态和夸克

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四夸克态和夸克之间的区别

四夸克态 vs. 夸克

粒子物理学中，四夸克态是一种由四个夸克形成的假想介子。原则上，现代强相互作用理论量子色动力学允许四夸克态的存在。然而，至今为止还没有任何确认的报道发现了四夸克态。任何关于四夸克态的发现可以证明奇异强子的存在，这是夸克模型的定义所不允许的。 2003年，日本的Belle实验发现一种暂时称作X(3872)，被列为四夸克态的候选者， 这和原先的推测相符。X是一个暂时的名称，表示它的性质仍需要进一步实验来测定。后面的那个数字表示粒子的质量（用MeV表示）。 2004年，费米国立加速器实验室的SELEX实验发现了DsJ(2632)，也被列为四夸克态的候选者。 2007年，Belle实验发现的Z+(4430)可能为四夸克态，，其最简单的夸克结构是四夸克ccud。。 2007年，日本Belle实验室又發現了可能的四夸克態Y(4660)。 2009年，费米实验室宣布发现了暂时称为Y(4140)的粒子，它也可能是四夸克态。http://www.universetoday.com/2009/03/18/new-particle-throws-monkeywrench-in-particle-physics/ 2010年，两位来自德国电子加速器的物理学家和一位来自巴基斯坦Quaid-i-Azam大学（جامعہ قائداعظم）的物理学家重新分析了过去的实验数据并宣布，存在一种定义明确的四夸克态共振，它与Upsilon(5S)介子（一种形式的底夸克偶素）有关。http://physicsworld.com/cws/article/news/42475 2012年，日本Belle實驗室发现2个新介子态Z(10610)和Z(10650)，这两个介子带电荷，其最简单的夸克结构是四夸克bbud。 2013年3月，中国北京正负电子对撞机BESIII合作组发现了四夸克态粒子Zc(3900)。一周后日本高能加速器Belle实验室发现了为同一种粒子的Z(3895)。美国的研究人员采用美国康奈尔大学CLEO-c实验保存的数据证实了Z(3900)和Z(3900)。。这种介子态的四夸克结构是ccud。 。 12月，中国北京正负电子对撞机BESIII合作组宣布发现了一种Zc(3900) 新的衰变模式，并确定了其自旋-宇称量子数；在两个不同的衰变末态中发现了两个新的共振结构，分别命名为Zc(4020)和Zc(4025)，它们极有可能是Zc(3900)的质量较高的伴随态；首次观测到X(3872)在Y(4260)辐射跃迁中的产生。BESIII的实验结果表明Zc(3900)与以前发现的X(3872)、Y(4260)等粒子之间可能存在着实质性的关联，应当放在统一的框架内进行理论研究，探索它们的性质。 2014年，西欧核子中心(CERN)的LHCb合作组在高统计量（13.9 σ）的实验数据分析中证实了Z(4430)的存在。 2016年3月，费米实验室DZero团队（DØ experiment）的研究者发现了一种由底、奇、上、下四味不同夸克构成的四夸克粒子X(5568)。DZero实验是费米实验室万亿电子伏特加速器（Tevatron）的两大实验之一，Tevatron已在2011年停止运行，但有关团队仍在继续对以前碰撞产生的数十亿次事件进行分析。2015年7月，研究者首次发现了X（5568）粒子的线索。 X(5568)衰变为Bsπ±。 但是，在LHCb的数据中没有这个粒子的证据，却有一个更大的样本π侯选。 2016年7月，西欧核子中心(CERN)的LHCb合作组宣布发现四个新的可能四夸克态，命名为X(4140)，X(4274)， X(4500) ， X(4700)。. 夸克（quark，又譯“层子”或「虧子」）是一種基本粒子，也是構成物質的基本單元。夸克互相結合，形成一種複合粒子，叫強子，強子中最穩定的是質子和中子，它們是構成原子核的單元。由於一種叫“夸克禁閉”的現象，夸克不能夠直接被觀測到，或是被分離出來；只能夠在強子裏面找到夸克 。因為這個原因，人類對夸克的所知大都是來自對強子的觀測。 夸克有六種“味”，分別是上、下、-zh-tw:魅;zh-cn:粲-、奇、底及頂 。上及下夸克的質量是所有夸克中最低的。較重的夸克會通過一個叫粒子衰變的過程，來迅速地變成上或下夸克。粒子衰變是一個從高質量態變成低質量態的過程。就是因為這個原因，上及下夸克一般來說很穩定，所以它們在宇宙中很常見，而奇、--、頂及底則只能經由高能粒子的碰撞產生（例如宇宙射線及粒子加速器）。 夸克有着多種不同的內在特性，包括電荷、色荷、自旋及質量等。在標準模型中，夸克是唯一一種能經受全部四種基本相互作用的基本粒子，基本相互作用有時會被稱為“基本力”（電磁相互作用力、萬有引力、強相互作用力及弱相互作用力）。夸克同時是現時已知唯一一種基本電荷非整數的粒子。夸克每一種味都有一種對應的反粒子，叫反夸克，它跟夸克的不同之處，只在於它的一些特性跟夸克大小一樣但正負不同。 夸克模型分別由默里·蓋爾曼與喬治·茨威格於1964年獨立地提出 。引入夸克這一概念，是為了能更好地整理各種強子，而當時並沒有甚麼能證實夸克存在的物理證據，直到1968年SLAC開發出實驗為止 。夸克的六種味已經全部被加速器實驗所觀測到；而於1995年在費米實驗室被觀測到的頂夸克，是最後發現的一種。.

介子

介子是自旋为整数、重子数为零的强子，参与强相互作用。介子属于强子类。它是比电子重的带电或不带电的粒子。 根据夸克模型，介子是由一个夸克和一个反夸克组成的束缚态，这一对夸克和反夸克可以是不同味的，例如π+＝(ud¯)，π-＝(ūd)，J/ψ＝(cc)，F＝(cs)等。 自旋为0的介子，在量子场论中是用标量波函数描述，根据其宇称为-1或+1分别称为赝标介子和标量介子。自旋为1的介子，在量子场论中是用矢量波函数描述，根据其宇称为-1或+1分别称为矢量介子或轴矢介子。根据其内部量子数，已发现的介子可分为非奇异介子（π、ρ、J/ψ等）、奇异介子（K、Q、K*等）、粲－非奇异介子（D）、粲-奇异介子（F）、底－非奇异介子（B）等。.

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强子

在粒子物理學裏，强子（hadron）是一种由夸克或反夸克通過強作用力綑綁在一起的複合粒子。强子主要分为以下兩大類：.

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强相互作用

强相互作用是作用于强子之间的力，是所知四种宇宙间基本作用力最强的，也是作用距离第二短的（大约在 10-15 m 范围内，比弱交互作用的範圍大）。另外三种相互作用分别是引力、电磁力及弱相互作用。核子间的核力就是强相互作用。它抵抗了质子之间的强大的电磁力，维持了原子核的稳定。强相互作用也將夸克基本粒子結合成為質子及中子等強子，這也是組成大部份物質的粒子。而且一般質子或中子裡，大部份的質能是以强相互作用場能量的形式存在，夸克只提供了1%的質能。 强相互作用可以在二個地方看到：較大的尺度（約1至3飛米）下，强相互作用將質子及中子結合成為原子的原子核，較小的尺度（約0.8飛米，約為核子的尺寸）下，强相互作用將夸克結合，成為質子、中子或其他強子。强相互作用的作用力非常強，大到束縛一個夸克的能量可以轉換為新的夸克對的質量，强相互作用的這個性質稱為夸克禁閉。 强相互作用是唯一強度不會隨距離減小的作用力，但因為夸克禁閉，夸克會限制和其他夸克在一起，形成的強子之間會有殘留的强相互作用，也稱為核力，核力會隨距離而迅速減少。撞擊原子核釋放的部份束縛能和產生的核力有關，而核力也用在核能及核融合式的核武器中。 强相互作用一般認為是由膠子傳遞的，膠子會在夸克、反夸克及其他膠子之間交換。膠子會帶有色荷，色荷和人眼可見的顏色完全沒有關係，色荷類似電荷，但色荷有六種（紅、綠、藍、反紅、反綠、反藍），因此會形成不同的力，有不同的規則，在量子色動力學（QCD）中有描述，這也是夸克-膠子交互作用的基礎。吳秀蘭等科學家對膠子發現有很大貢獻的科學家，在1995年因此获得了欧洲物理学会髙能和粒子物理奖。 在大爆炸後，電弱時期時，電弱交互作用和强相互作用分離，統一弱交互作用和電磁交互作用的電弱統一理論已經獲得實驗證實。科學家進一步預期有一個大統一理論可以統一電弱交互作用及强相互作用，現今有許多是大統一理論的理論，第一個是哈沃德·乔吉和谢尔登·格拉肖于1974年提出了最早的SU(5)大统一理论，但和實驗不合，其他的理論有SO(10)模型、，但還沒有一個是廣為科學家接受，且有實驗證實的理論，而且許多大統一理論都預言質子衰變，但目前也還沒有實驗支持，大統一理論也還是未解決的物理學問題之一。.

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粒子物理學

粒子物理学是研究组成物质和射线的基本粒子以及它们之间相互作用的一個物理学分支。由于许多基本粒子在大自然的一般条件下不存在或不单独出现，物理学家只有使用粒子加速器在高能相撞的条件下才能生产和研究它们，因此粒子物理学也被称为高能物理学。.

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物理评论

物理评论（Physical Review，简称Phys.），为美国的一个学术性期刊，创办于1893年。该杂志刊登物理学各方面的最新研究成果以及科学评论等文章。该杂志由美国物理学会出版发行。 物理评论分为ABCDE等分刊。.

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物理评论快报

物理评论快报（Physical Review Letters ，有时缩写为PRL），也译作物理报导期刊、物理評論快訊，是一本声誉卓著的物理学期刊，自1958年起开始由美国物理学会出版。该刊是从物理评论延伸出来的刊物。 物理评论快报限定于短篇的文章，也称为报导（Letters）或快报、快訊，一篇文章最多只有4到5页长而已。.

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费米国立加速器实验室

费米国立加速器实验室（Fermi National Accelerator Laboratory，缩写为Fermilab或FNAL），简称费米实验室，是隶属于美国能源部的一所国家实验室，位于美国伊利诺斯州巴达维亚附近的草原上。.

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量子色動力學

量子色动力学（Quantum Chromodynamics，简称QCD）是一个描述夸克胶子之间强相互作用的标准动力学理论，它是粒子物理标准模型的一个基本组成部分。夸克是构成重子（质子、中子等）以及介子（、等）的基本单元，而胶子则传递夸克之间的相互作用，使它们相互结合，形成各种核子和介子，或者使它们相互分离，发生衰变等。多年来量子色动力学已经收集了庞大的实验证据。 量子色动力学是规范场论的一个成功运用，它所对应的规范群是非阿贝尔的SU(3)群，群量子数被称为“颜色”或者“色荷”。每一种夸克有三种颜色，对应着SU(3)群的基本表示。胶子是作用力的传播者，有八种，对应着SU(3)群的伴随表示。这个理论的动力学完全由它的SU(3)规范对称群决定。 量子色动力学享有2种特有的属性：.

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