中国科学家首次发现顶夸克与反顶夸克结合形成新型束缚态

科技日报济南5月13日讯 作为目前已知最重的基本粒子，顶夸克的质量大约是氢原子核的184倍，但它的存在时间却极其短暂——只有约10^-25秒。过去的物理学理论一直认为，顶夸克“寿命”太短，不可能和它的反粒子形成束缚态。5月13日，记者从山东大学获悉，该校李海峰教授团队参与的ATLAS（超环面谱仪）实验首次实验证实了顶夸克—反顶夸克束缚态，也就是“顶夸克偶素”的存在。这个发现以高达8倍标准偏差的舆情网统计意义，被国际学界公认为过去三十年顶夸克研究领域的重大突破。相关成果已发表在《物理学进展报告》期刊上。

ATLAS实验是欧洲核子研究中心大型强子对撞机上的核心实验项目之一，致力于探索粒子物理的边界。包括山东大学在内，多个国内科研团队都深度参与了国际协作。

李海峰介绍，自然界共有六种不同类型的夸克，其中顶夸克是最重的。过去学界普遍认为顶夸克和反顶夸克无法结合形成稳定结构，可现在实验首次观测到了这种束缚状态，完全颠覆了传统认识。更令人惊讶的是，他们发现的顶夸克偶素尺寸仅约0.01飞米（10^-17米），成为目前已知最微小的束缚态粒子。

在这项研究中，李海峰团队对ATLAS实验中质子与质子碰撞产生的海量数据进行了细致分析，从众多干扰信号中精确筛选出关键事例。由于涉及200多项系统误差的复杂处理，团队不仅要准确完成信号甄别、误差评估和统计分析，还要确保最终结果的科学性和可靠性。顶夸克偶素的观测也意味着自然界所有类型的夸克偶素都已通过实验得到证实。