J粒子（丁肇中发现的次原子粒子）

VLoG
VLoG
次浏览
更新时间：2023-05-16
J粒子
丁肇中发现的次原子粒子
J/ψ介子是一种次原子粒子，属于介子，由一枚粲夸克和一枚反粲夸克组成。它是由粲夸克和反粲夸克组成的次原子粒子当中第一个激发态。它的质量为3096.9兆电子伏特/c，平均寿命为7.2×10秒。
基本信息
中文名
J粒子
别名
ψ粒子
发现者
发现时间
1974年11月10 日
发现地点
美国纽约州
新粒子发现
1974年11月10 日，是一个不平常的星期天。这一天，美籍华裔物理学家丁肇中教授所领导的小组，在美国纽约州阿普顷国立布鲁海文实验室里，发现了一种新的基本粒子。
虽然人们近些年来不断发现新的基本粒子，然而，丁肇中此次发现的新粒子十分独特，它是不带电的，而且寿命比近些年来相继发现的新粒子长1000倍——尽管在常人看来它也极其“短命”，只能活0.00000000000000000001秒。
命名
这是一种新的重介子，丁肇中把它命名为“J”粒子。
也就在这个星期天的上午9时20分，从美国加利福尼亚州帕洛阿尔托的斯坦福直线加速器那里，也传出了“发现新粒子”的消息。那是美国科学家里奇特领导的小组发现的，有趣的是，这个新粒子也是重光子，寿命同样很长。里奇特小组把它命名为ψ粒子。
这两个新发现震惊了美国科学界。经过仔细比较，科学家们发现J粒子和ψ粒子是同一种粒子。为了纪念丁肇中小组和里奇特小组的功绩，这种新粒子被重新命名为J/ψ粒子。
1976年，丁肇中和里奇特由于发现了J/ψ粒子而荣获诺贝尔物理学奖。
新的境界
J粒子的发现，在物理学界掀起了轩然大波，使实验物理学家和理论物理学家都大为惊异。瑞典皇家科学院的艾克斯教授说：这是基本粒子研究方面最伟大的发现，它已经改变了世界各地所有实验室的工作状态。由于这项发现，各实验室现在将寻找这一领域带来的物质新形式。当年出版的《新闻周刊》说：“J粒子的发现，是基本粒子科学的重大突破，对于近半个世纪以来物理学家努力寻找解释的自然4种力的作用，具有重大意义和贡献。”美国麻省理工学院院长杰米韦森说：“丁肇中教授的研究，为人类开拓了宇宙未知的领域，使基本粒子物理迈进了一个新的境界。”1975年2月14日，美国总统福特还写信给丁肇中，对他的光辉成就表示祝贺。
J/ψ熔化
在一个炙热的量子色力学物质中假如温度非常高的话J/ψ介子和它的激发态可能会熔化。这是被预言的夸克-胶子等离子体形成的一个迹象。截至2011年，欧洲核子研究组织的超级质子同步加速器（SPS）、布克海文国家实验室的相对论重离子对撞机（RHIC）以及欧洲核子研究组织的大型强子对撞机（LHC）做的重离子实验都观察到了这样的事实：重离子碰撞中产生的J/ψ比由核子对撞的简单叠加所计算出的产额要小，这一现象的原因还在探讨之中。其原因是要计算有多少J/ψ介子熔合了首先需要知道碰撞之初有多少J/ψ产生了，同时夸克胶子等离子体中也可能有J/ψ介子产生。因此在碰撞初始状态中还有许多未知数。
也有理论认为，这个过程在超级质子同步加速器中不是导致J/ψ介子的消失，而是导致其生产。由于夸克胶子等离子体中众多粲夸克的存在，更多J/ψ介子会产生。此外含粲的B介子（ {\displaystyle B_{c}} {\displaystyle B_{c}}介子）也可能提供夸克自由运动的迹象。
衰变
由于OZI规则J/ψ介子的强子衰变很少。这个效应大大延长了该粒子的寿命。因此它的衰变宽度仅为93.2±2.1千电子伏特。因此J/ψ介子的电磁衰变能够与强子衰变竞争。