利用超级计算机模拟发展新理论 日科学家预言存在双重子态粒子ΩΩ

日本理化学研究所24日发布公告称，该研究所与京都大学、大阪大学组成的联合研究小组利用超级计算机模拟，在理论上预言了一种新粒子——双重子态粒子ΩΩ的存在。这项研究成果可望阐明基本粒子夸克如何组合物质这一现代物理学的根本性问题。世间所有物质全部由被称为夸克和轻子的基本粒子组成。夸克有上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克6个种类。由3个夸克组成的粒子统称为重子。质子和中子由上夸克和下夸克3个组合构成，实验中还观察到了3个奇夸克组成的Ω粒子。迄今为止已发现了多数由3个夸克组成的粒子。但是，自1930年代重质子（1个质子和1个中子）被发现以来，尚未发现由6个夸克组成的粒子（双重子态粒子）。日本科学家南部阳一郎提出的量子色动力学确认了夸克运动的基础理论，可以统一描述夸克组成的粒子结构和它们之间的强作用力。此次，研究小组通过发展理论方法、计算算法和改进超级计算机的性能，成功地缩小了数值计算误差。他们模拟的结果之一是发现了两个Ω粒子间的作用力，即当两个Ω粒子彼此逐渐接近时，在0.3×10-13厘米左右会相互吸引，但如果更接近就会强烈地排斥。由于这种吸引力，两个Ω粒子可以形成结合状态。此外，他们还发现新粒子ΩΩ具有与重质子相似的特征。该成果明确了双重子态粒子ΩΩ在现实世界中存在的可能性。研究小组期待通过世界各地的重离子对撞实验，在重质子发现一个世纪后，双重子态粒子被发现。该研究首次成功实现了从量子色动力学导出重子间的作用力。研究小组今后将利用大规模数值模拟，阐明6个夸克所组成的双重子世界，并通过超算和数学模拟，澄清现代物理学中夸克如何结合成物质这一基本问题。世间所有物质全部由被称为夸克和轻子的基本粒子组成。夸克有上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克6个种类。由3个夸克组成的粒子统称为重子。质子和中子由上夸克和下夸克3个组合构成，实验中还观察到了3个奇夸克组成的Ω粒子。迄今为止已发现了多数由3个夸克组成的粒子。但是，自1930年代重质子（1个质子和1个中子）被发现以来，尚未发现由6个夸克组成的粒子（双重子态粒子）。日本科学家南部阳一郎提出的量子色动力学确认了夸克运动的基础理论，可以统一描述夸克组成的粒子结构和它们之间的强作用力。此次，研究小组通过发展理论方法、计算算法和改进超级计算机的性能，成功地缩小了数值计算误差。他们模拟的结果之一是发现了两个Ω粒子间的作用力，即当两个Ω粒子彼此逐渐接近时，在0.3×10-13厘米左右会相互吸引，但如果更接近就会强烈地排斥。由于这种吸引力，两个Ω粒子可以形成结合状态。此外，他们还发现新粒子ΩΩ具有与重质子相似的特征。该成果明确了双重子态粒子ΩΩ在现实世界中存在的可能性。研究小组期待通过世界各地的重离子对撞实验，在重质子发现一个世纪后，双重子态粒子被发现。该研究首次成功实现了从量子色动力学导出重子间的作用力。研究小组今后将利用大规模数值模拟，阐明6个夸克所组成的双重子世界，并通过超算和数学模拟，澄清现代物理学中夸克如何结合成物质这一基本问题。