CMS合作观测到三个J/ψ粒子从两个质子之间的一次碰撞中产生

在3个J/ψ粒子的衰变中产生了6个μ子(红线)的质子-质子碰撞事件。来源:CMS /欧洲核子研究中心

这是三重享受。通过筛选来自大型强子对撞机(LHC)的粒子碰撞数据，CMS合作发现了不是一个，不是两个，而是三个J/ψ粒子从两个质子之间的一次碰撞中产生。这不仅是粒子物理学的第一次，而且为研究夸克和胶子在质子中的分布打开了一扇新窗。

ψ粒子是一种特殊的粒子。它是第一个被发现的含有魅力夸克的粒子，为伯顿·里希特(Burton Richter)和塞缪尔·丁(Samuel Ting)赢得了诺贝尔物理学奖，并帮助建立了被称为强子的复合粒子的夸克模型。

在大型强子对撞机的ATLAS、CMS和LHCb等实验中，以前曾在单个粒子的碰撞中发现一到两个J/ψ粒子，但在新的CMS分析之前，他们从未看到过同时产生三个J/ψ粒子。

诀窍吗?分析了CMS探测器在LHC第二次运行时收集到的大量高能质子-质子碰撞，并寻找J/ψ粒子转变为μ子对(较重的电子兄弟)的过程。

从这一分析中，CMS团队确定了5个单质子-质子碰撞事件的实例，其中3个J/ψ粒子同时产生。这个结果的统计意义超过了5个标准偏差——在粒子物理学中，这个阈值被用来宣称对粒子或粒子过程的观察。

这种3 - j /ψ事件是非常罕见的。1 - j /ψ事件和2 - j /ψ事件的概率分别是前者的370万倍和1800倍。CMS物理学家Stefanos Leontsinis说:“但它们很值得研究。LHC将来应该能够收集到的3 - j /ψ事件的更大样本，应该会让我们提高对小尺度质子内部结构的理解。”