#科學了不起#

這些胖乎乎但微小的粒子的誕生可能是新物理學的標誌。

世界上最大的原子粉碎機已經“誕生”了一組四個超重粒子-稱爲夸克。

在LHCP 2020大會上宣佈。一組四個超重粒子在瑞士日內瓦的大型強子對撞機中的形成，長期以來一直由標準模型預測，該模型主導着亞原子相互作用。但是新的物理理論表明，它們的創建頻率可能比標準模型所預測的要高得多。找到更多這樣的四個爲一組超重粒子，是測試這些理論的第一步。

根據2019年發表的一項研究，頂級夸克是已知最重的基本亞原子粒子。每個頂夸克是大致爲塊狀作爲原子的鎢。但是，每個頂夸克都比質子小得多，這意味着頂夸克不僅保持了最重粒子的記錄，而且還是已知密度最大的質量形式。

大爆炸在大爆炸之後的最早時間內大量產生，但它們的壽命很短，大約在一萬億分之一秒內完全消失。如今，在大型粒子加速器中，唯一可以產生和觀察到頂夸克的地方。

最早的夸克是1995年使用費米實驗室（Fermilab Tevatron）發現的，費馬實驗室的 Tevatron位於芝加哥郊外，現已廢棄，是當時最強大的粒子加速器。

在2011年，大型強子對撞機是世界上功能最強大的粒子加速器。大型強子對撞機（LHC）是由將近10,000個強力磁體組成的環，排列成一個圓周，圓周長約16.5英里（27公里），以相反的方向加速兩束質子束，並以13萬億電子伏特的能量將它們相互碰撞。能量是費米實驗室Tevatron的6.5倍。它們的碰撞頻率也比Tevatron的碰撞頻率高約100倍。

1995年，在費米實驗室Tevatron發生的光束碰撞中，形成了頂夸克和反物質夸克對，但是這些碰撞每隔幾天就產生一次此類夸克。相比之下，在大型強子對撞機的A環形LHC裝置（ATLAS）實驗和緊湊型μ子電磁閥（CMS）實驗中，較高的能量和較高的碰撞率大約每秒產生一對頂夸克。

在最近的實驗中，研究人員正在尋求同時生產兩組頂級夸克/反夸克對。根據ATLAS團隊的說法，標準模型預測，這些更復雜的碰撞發生的頻率應比形成一對碰撞的頻率低70,000倍。在尋找新的粒子時，重要的是要知道觀察到的碰撞偶然發生的可能性有多大。在粒子物理學中，宣佈發現的黃金標準是sigma爲5或更大，這意味着當前觀察到的隨機隨機波動發生的概率爲350萬左右的幾率。σ爲3表示在740個實驗中有1個觀測到的信號是偶然發生的，據Fermilab認爲這是觀測的“證據” 。夸克四重奏生產的證據還不足以聲稱一個新發現。

物理學家在2015年至2018年間由ATLAS和CMS收集的數據中搜索了頂級夸克四重奏。ATLAS實驗團隊宣佈，他們已經看到產生了四個西格瑪，σ爲4.3。同時，在發表於《歐洲物理雜誌》 C的一篇論文中，來自CMS實驗的研究人員報告說，他們的四重頂夸克的觀察到的sigma僅爲2.6。在進行實驗之前，ATLAS和CMS的期望值均約爲2.6 sigma。

ATLAS看到的高度意義僅僅是偶然。或者，這可能表明四種頂級夸克的產生比標準模型所預測的更爲普遍，這可能意味着這種測量是某些新的和出乎意料的物理學的第一提示。研究人員在一份聲明中說：“來自下一次大型強子對撞機運行的其他數據，以及所採用的分析技術的進一步發展，將提高這種具有挑戰性的測量的精度。”

自2018年底以來，大型強子對撞機已被暫時關閉，以進行翻新，升級和維護。儘管尚不清楚COVID-19大流行是否會影響計劃，但計劃在2021年恢復運營。