LHCb 實驗首發現全新「四夸克」奇異粒子，內部可能藏有強核力奧祕

物理學家首度觀察到全新的「四夸克」奇異粒子。我們所熟知的中子、質子內部就是由多個夸克構成，而夸克本身又透過強交互作用結合在一起，但不同數目夸克結合而成的複合粒子，內部作用力也相當複雜，發現這種新粒子將能幫助科學家更加了解強交互作用──4 種宇宙基本作用力中最強的力。

夸克是基本粒子，通常 2、3 個經強交互作用綑綁在一起、形成稱為強子的複合粒子，比如質子和中子就是由 3 個夸克構成。然而理論物理學家預測過還有更稀有的四夸克（tetraquark）、五夸克（pentaquark）甚至六夸克粒子存在，近年來，包括 LHCb 在內的高能粒子物理實驗，已證實發現一些五夸克。

2015 年時，大型強子對撞機底夸克實驗（Large Hadron Collider beauty，LHCb）宣布發現 2 種新五夸克粒子，命名為 Pc（4450）和 Pc（4380）；去年則再發現第 3 種五夸克粒子，命名為 Pc（4312）。

現在，LHCb 實驗首次觀察到由 4 個夸克組成的奇異粒子，命名為 X（6900）。四夸克顧名思義，是由 4 個夸克（2 個夸克和 2 個反夸克）形成的一種假想介子，存在很多種可能的結構組合，比如緊湊四夸克態（Tetraquark）、介子分子態（Meson molecule）、雙夸克偶素（Diquark-onium，正夸克對與反夸克對的束縛態）、強子夸克偶素（Hadro-quarkonium），夸克偶素伴隨介子（Quarkonium adjoint Meson）等，具體還需深入研究。

由 4 個夸克組成的粒子本身已經很奇特，科學家新發現的四夸克粒子還是第一個由 4 個完全相同類型的重夸克所組成：2 個魅夸克（Charm quark）和 2 個反魅夸克，過去其他實驗觀察到的四夸克粒子，最多只包含 2 個重夸克。

有關四夸克、五夸克一個最重要的問題，是它們的內部結構性質。與以前觀察到的四夸克粒子一樣，LHCb 團隊還不確定新發現的 X（6900）是不是「真的」四夸克：所有夸克緊密結合在一起的系統，又或事實上只是 2 個夸克-反夸克對以分子狀結構弱結合，又甚至可能有更極端的結合方式。

隨著未來發現越來越多奇異的多夸克粒子，科學家將能測試夸克如何結合並控制質子與中子。新論文預印本已發表在《arXiv》網站。

• Physicists Discover Exotic, New 'Tetraquark' Particle We've Never Seen Before

• Four-charm tetraquark has been spotted at CERN

• THE LARGE HADRON COLLIDER JUST DISCOVERED A BRAND-NEW PARTICLE

• LHCb discovers a new type of tetraquark at CERN

（首圖來源：CERN）