歐洲核子研究中心驚現神秘訊號！可能揭露全新物質形態

歐洲核子研究中心(CERN)的最新資料中，出現了一個令人費解的特徵，這可能暗示著一種前所未見的物質形態——或許是人類迄今為止發現的最小複合粒子。這個發現若獲得證實，將徹底改變物理學家探索量子前沿的方式。

在義大利舉行的莫里昂會議上，CMS研究團隊公佈了這項突破性發現。資料顯示，已知質量最大、壽命最短的基本粒子——頂夸克，可能與其反物質夥伴短暫結合，形成一種稱為「頂夸克偶素」的神秘狀態。這種轉瞬即逝的配對現象，過去一直被認為難以在大型強子對撞機(LHC)中觀測到。

LHC的高能質子碰撞經常會產生頂夸克與其反物質對應物(稱為tt-bar對)。測量這種現象發生的頻率(即所謂的截面積)是驗證標準模型的重要指標。CMS研究人員在分析2016-2018年收集的大量tt-bar產生資料時，意外發現了異常現象——頂夸克對的數量比預期要多。

特別引人注目的是，這些多餘的頂夸克對出現在產生一對頂夸克所需的最低能量處。這讓研究團隊開始考慮另一個長期被認為難以檢測的假設：頂夸克與反頂夸克形成的短暫結合態，也就是頂夸克偶素。

雖然其他解釋(包括額外希格斯玻色子等基本玻色子)尚未被排除，但CMS團隊針對簡化版頂夸克偶素產生假設所獲得的截面積為8.8皮靶恩，不確定性約15%。這已經達到粒子物理學中宣稱發現所需的五西格瑪置信水平。

若獲得證實，頂夸克偶素將成為夸克偶素家族的最後一個成員。夸克偶素是指由較重的魅夸克、底夸克和可能的頂夸克與其反粒子組成的短暫狀態。考慮到頂夸克的巨大質量，頂夸克偶素預計將比已知最小的強子——底夸克偶素(約0.4飛米)還要小得多。

過去普遍認為，在強子-強子碰撞中檢測到頂夸克偶素結合態的可能性極低。這是因為頂夸克衰變的速度極快——在光僅能傳播0.1飛米的時間內，頂夸克就會衰變成底夸克和W玻色子。這使得頂夸克偶素在夸克偶素家族中獨樹一幟。

目前，CMS和ATLAS兩大實驗團隊正密切合作，深入研究這個可能改寫物理學教科書的現象。這個發現不僅挑戰了我們對粒子行為的認知，更為探索量子世界開闢了全新途徑。