夸克的新发现揭示了关于宇宙诞生的关键线索

在两个铅原子碰撞喷出的碎屑中检测到一对顶夸克。

这是第一次在两个原子核之间的碰撞中发现这种特定的夸克-反夸克对。这一发现加强了所有六种夸克口味存在于时间的黎明，在汤汁夸克胶子等离子体被认为在Big Bang.

这意味着我们离对这种原始汤进行新的测量，并收集有关我们的宇宙从一开始就是如何形成的新见解又近了一步。

夸克胶子等离子体是当通常束缚在质子和中子内部的基本夸克和胶子从它们的限制中释放出来，并在极端能量条件下一起晃动成松散的、相互作用的“汤”时得到的。

研究这个问题物质状态是夸克在几分之一秒内非常非常迅速地衰变。大爆炸后出现的夸克胶子等离子体只存在了几百万分之一秒，然后粒子滴落在一起开始形成正常物质，这个过程称为强子化.

为了研究夸克-胶子等离子体，物理学家使用大型强子对撞机等粒子对撞机将重粒子撞击在一起。这些碰撞会产生一阵粒子雨，这些粒子在形成正常物质的过程中穿过夸克-胶子等离子体状态。科学家可以测量这个过程的产物来探测夸克胶子等离子体。

顶夸克是六种夸克口味中最重的，是研究夸克胶子等离子体演变的特别有价值的工具。然而，因为它们是最重的，所以它们的寿命最短，只有 10^-25秒。这比强子形成的时间尺度短，这意味着它们在强子化发生之前就衰变了。

重离子碰撞中产生的夸克-胶子等离子体持续 10^-23秒;因此，顶夸克在整个等离子体之前就消失了，这使得它们特别难以研究。

通常，物理学家正在寻找的粒子不会被直接检测到，而是从它们衰变成的产物中追溯出来，新研究就是这种情况。在大型强子对撞机中，一组物理学家与 ATLAS 合作组织通过衰变的 dilepton 通道在其衰变产物中检测到顶夸克对的形成。

在这个过程中，顶夸克衰变成底夸克和 W玻色子;然后 W 玻色子衰变为中微子，以及电子或 μ 子。该合作在具有统计显著性的 5.03 sigma 的铅原子之间的碰撞中发现了这一过程——清除了五西格玛阈值进行重要检测。

这是首次在重核之间的碰撞中观察到顶夸克对的产生。一个上一篇描述了顶夸克对在铅离子和质子;新结果更进一步，为夸克-胶子等离子体的未来研究提供了一条前进的道路。

研究人员在他们的论文中写道：“对这一过程的观察巩固了在夸克-胶子等离子体的预平衡阶段存在所有夸克风味的证据，类似于早期宇宙中的条件。

“这一结果为进一步研究夸克-胶子等离子体和早期宇宙中具有顶夸克的物理学铺平了道路。”

这研究将发布于物理评论信.

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