超級計算機預測“六合一”奇異粒子

新預測的六夸克粒子的藝術圖。圖片來源：物理學家組織網

　　日本理化學研究所（RIKEN）的科學家在最新一期《物理評論快報》雜志撰文稱，他們利用超級計算機，預測了一種由六個夸克組成的奇異粒子的存在，最新研究有望加深科學家們對夸克如何結合形成原子核的理解。

　　夸克是科學家們認為不能再分割的一種基本粒子，目前已知的夸克包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇異夸克、底夸克和頂夸克六種。由夸克組成的復合粒子被稱為強子。強子包括重子（由三個夸克組成，如質子和中子等）和介子（由正反夸克對組成）。

　　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項目的杉浦拓哉（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，因為這為夸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（都由三個粲夸克組成）之間的作用力，杉浦拓哉及其同事預測了一種名為粲di-Omega的六夸克粒子的存在。

　　量子色動力學是描述夸克之間相互作用的成功理論。但重子中夸克之間的強耦合作用使量子色動力學計算起來非常復雜，再加上重子的束縛態，計算變得更加復雜。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，由于計算涉及大量變量，他們使用了兩臺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。

　　盡管計算復雜，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，希望借此揭示夸克如何結合形成粒子的奧秘，以及什么樣的粒子可以存在。