超級計算機預測六誇克粒子存在
日本理化學研究所(RIKEN)的科學家在最新一期《物理評論快報》雜誌撰文稱,他們利用超級計算機,預測了一種由六個誇克組成的奇異粒子的存在,最新研究有望加深科學家們對誇克如何結合形成原子核的理解。
誇克是科學家們認為不能再分割的一種基本粒子,目前已知的誇克包括上誇克、下誇克、粲誇克、奇異誇克、底誇克和頂誇克六種。 由誇克組成的複合粒子被稱為強子。 強子包括重子(由三個誇克組成,如質子和中子等)和介子(由正反誇克對組成)。
一直以來,科學家們都在思考是否存在包含兩個重子的系統(雙重子系統)。 自然界中僅有一個雙重子系統存在——氘核,氘核是由一個質子和一個中子組成的氫原子核。 此外,在核物理實驗中,人們曾對其他雙重子系統”驚鴻一瞥”,但它們很快湮滅。
RIKEN跨學科理論和數學科學專案的杉浦拓哉(音譯)解釋說:”雖然氘核是唯一已知的穩定雙重子系統,但可能存在更多雙重子系統。 研究哪些重子對形成雙重子系統,哪些不形成非常重要,因為這為誇克如何形成物質提供了有價值的見解。 ”
現在,通過計算兩個重子(都由三個粲誇克組成)之間的作用力,杉浦拓哉及其同事預測了一種名為粲di-Omega的六誇克粒子的存在。
量子色動力學是描述誇克之間相互作用的成功理論。 但重子中誇克之間的強耦合作用使量子色動力學計算起來非常複雜,再加上重子的束縛態,計算變得更加複雜。 在最新研究中,科學家們通過大規模數值計算解決了量子色動力學問題。 此外,由於計算涉及大量變數,他們使用了兩台功能強大的超級計算機:K和北齋,大大減少了計算的成本和時間。
儘管計算複雜,但粲di-Omega是研究重子相互作用的最簡單系統。 杉浦拓哉團隊現在正在使用日本功能最強大的超級計算機「富岳」研究其他粲強子,希望藉此揭示誇克如何結合形成粒子的奧秘,以及什麼樣的粒子可以存在。