为何能处在领跑位置?——首次探测到双粲重子背后的故事
作者:党波涛编辑:曹世生
发布日期 2018-03-02 14:28:50

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华大在线讯(记者 党波涛)2月27日,科技部基础研究司与科技部基础研究管理中心联合举办“2017年度中国科学十大进展专家解读会”,正式发布2017年度中国科学十大进展。排在第3位的是首次探测到双粲重子,这项成果是由清华大学、华中师范大学、中国科学院大学和武汉大学的科学家共同完成的。2月28日、3月1日,记者两次走进华中师范大学物理科学与技术学院粒子物理研究所,与《湖北日报》《长江日报》、武汉电视台等媒体一起采访了华师LHCb组成员谢跃红教授、尹航副教授、博士后俞洁晟和博士生徐梦琳。

什么是双粲重子?

华师粒子物理实验研究组负责人谢跃红教授介绍道,按照夸克模型的分类,重子由三个夸克组成,自然界中存在六种不同夸克:u, d, s, c, b, t。前三种较轻,后三种较重。广为人知的质子和中子是由较轻的u和d夸克组成,但理论预期存在很多种具有不同夸克组分的重子。此次发现的则含有两个c夸克(中译为“粲夸克”)和一个u夸克(中译为“上夸克”),因此被称为双粲重子。以往发现的重子最多含有一个重夸克,是实验上首次发现的含两个重夸克的重子。

分工合作

LHCb是欧洲核子中心大型强子对撞机上的四个大型实验装置之一,合作组由来自16个国家72个单位的1千多名成员组成,其中不乏牛津、剑桥等世界名校和欧洲核子研究中心、意大利国家核物理研究院等一流研究机构。谢跃红教授介绍说,LHCb中国合作组目前有四家单位,包括清华大学、华中师范大学、中国科学院大学、武汉大学,此次发现双粲重子是我们整个LHCb中国组通力合作共同努力的结果。双粲重子寻找的每一步都非常关键,我们各个中国单位既分工负责又密切合作,从而保证了整个研究课题的顺利进行、取得成功。

 

谢跃红教授


课题组另外一个重要成员、青年千人尹航副教授说,对双粲重子的寻找是一项竞争性非常强的研究课题。在LHCb国际合作内部,有多个研究组都对此非常感兴趣,2010年LHCb实验刚开始运行的时候就各自制定了计划,利用此后两年获取的LHCb实验数据对双粲重子进行了寻找。但是,这个粒子好像在和大家捉迷藏,通过大海捞针式的搜索并没有发现任何迹象,即使到2016年初,这个粒子的发现似乎还很遥远。

谢跃红告诉记者,带着这个困惑,我们LHCb中国组的实验研究人员于2016年开始与国内的粒子物理理论学家进行了探讨和合作。中国理论学家投入了大量力量,在短短几个月的时间内开展了有针对性的研究,提出了最有希望在LHCb实验中被发现的2-3个衰变模式。这些“黄金衰变道”的提出,以及LHCb实验在2015和2016年获取的大量新数据,给的搜索带来了新的希望。

LHCb中国组立刻组织各单位的骨干力量对这个课题进行集体攻坚。LHCb中国组负责人、清华大学的高原宁教授明确提出要抽调最优秀的力量开展这个课题,一方面每个单位自己承担的任务负责到底,另一方面一旦遇到难题则整个中国组集思广益共同解决。

博士生徐梦琳感叹说:“在此之前我一直认为科研都是以个人为单位的小范围的活动,通过这次参与寻找双粲重子,我对合作与交流的重要性有了新的体会。从2017年春节开始到2017年7月文章发表,整个中国组在每周日的晚上先由每个人汇报各自负责环节的进展,然后再一起整合交流,有问题大家一起讨论,有困难大家一起解决,大家齐心协力的一起往前走。这让我明白,做科研一定要学会与人合作交流,不能只是自己一个人埋头做事情。”

 

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