我們周圍的一切都有品質。但它的起源仍然是物理學中最大的懸而未決的問題之一。根據現代理論，質量不僅僅來自物質。但這與真空的性質有關。它不是自由空間，而是一個結構複雜的動態環境。研究特殊粒子系統可以幫助科學家更好地理解這個隱藏的框架以及質量是如何產生的。
一個可能的解決方案是介子。它們是由夸克和反夸克組成的粒子。它們由原子核結合在一起，這種組合稱為中核。透過檢查這些系統，研究人員已經能夠研究真空的結構以及賦予粒子質量的機制。現在，新的結果揭示了一種全新類型的中間核的證據，使科學家更接近這一目標。
稀有和奇異粒子狀態的證據
一個國際研究小組報告了一種以前未見過但理論上預測的狀態的跡象，稱為 η′-mesic 核。他們的發現將發表在《物理評論快報》上，指出了這種不尋常的結合系統的可能性。
在某些條件下，稱為介子的短命粒子存在的時間不到百萬分之十秒。它們可能會暫時卡在原子核內。當這種情況發生時，他們將形成一種罕見的奇異狀態。研究這些中間核可以幫助科學家了解強核力的行為。在極度稠密的環境中真空是如何變化的？
「一個特別有趣的粒子是 η′ 介子，」資深作者 Kenta Itahashi 說。 「與相關粒子相比，它異常重。物理學家推測，當它包含在核物質中時，它的質量會發生變化。觀察這種現象將為了解宇宙中粒子質量是如何產生的提供有價值的信息。”
粒子加速器內的高精度實驗
為了尋找 η′-mesic 核，研究小組在 GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung 進行了高精度實驗。在德國
研究人員將一束高能量質子瞄準碳目標。這個過程激發碳核並產生 η′ 介子，在某些情況下介子與原子核結合。為了研究這些相互作用，團隊透過分析氘核來測量碳核的活化能。這是最簡單的原子核，由反應過程中釋放的一個質子和一個中子組成。這些測量是使用稱為碎片分離器 (FRS) 的高分辨率光譜儀進行的。
該實驗還依賴一種名為 WASA 的特殊探測器，該探測器最初是在瑞典烏普薩拉開發的。該設備使科學家能夠檢測離開目標的高能質子，並識別表明在原子核內產生和捕獲 η′ 介子的訊號。這些訊號稱為衰減特徵。辨識外來國家尤其重要。
「透過我們結合 FRS 和 WASA 的新實驗裝置，我們能夠識別數據中與 η′-mesic 核的理論特徵相匹配的結構，」主要作者 Ryohei Sekiya 解釋道。 “我們的分析表明這些束縛態已經被創建。”
結果揭示了有關品質的什麼資訊？
實驗中測量的碳核的激發光譜顯示出與 η’-mesic 核的形成一致的模式。結果還表明，一旦 η′ 介子進入核物質內部，它們的質量可能會減少。這些發現支持了理論預測，並為極端條件下粒子特性如何變化提供了罕見的實驗見解。
「我們的測量結果為核物質中介子的行為提供了重要的新線索，」板橋說。 “這使我們更接近於回答有關物質如何獲得質量的深入基本問題。包括原子核內的真空結構如何變化。”
接下來會發生什麼事？
團隊計劃進行額外的實驗以提高測量精度，並尋找額外的衰變訊號來證實 η′-mesic 核的存在。每一個新結果都將有助於增進我們對支配物質和宇宙的基本定律的理解。
文章「Excituation Spectrum of the 12C(p,d) Reaction Near the meson Emission Thresholdmeasured with High Momentum Proton」發表於 實體審查信。
