張華橋：探尋頂夸克之路
- 發佈時間：2015-01-22 01:30:39 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
■行進中國·創新故事
“我是非常幸運的，大型強子對撞機確實是世界上最大的頂夸克工廠，為研究頂夸克的性質提供了獨一無二的平臺。”張華橋如是説。
迄今為止，中國科學院高能物理研究所特別研究員張華橋帶領的研究小組參與了多項頂夸克相關物理的研究。
2014年6月，美國物理學會發表了觀點文章，介紹了單個頂夸克三種産生機制的發現歷程。其中首個發現頂夸克和W玻色子伴隨産生的實驗證據就是由張華橋在歐洲核子中心工作時領導的研究小組發現的。
“2012年7月，大型強子對撞機上的ATLAS和CMS實驗同時宣佈發現了上帝粒子——希格斯粒子的信號，從而找到了標準模型中預言的所有物質組成的17種基本粒子。”張華橋回憶。
這一發現掀起了公眾對上帝粒子以及大型強子對撞機的巨大興趣，以至於2013年的諾貝爾物理學獎頒發給提出上帝粒子的兩位物理學家。然而，在人們驚嘆物理學家的執著以及從大型強子對撞機實驗中取得的巨大成就的時候，很少有公眾注意到，其實大型強子對撞機還是研究另一個基本粒子——頂夸克的理想場地。
“大型強子對撞機已經在ATLAS和CMS實驗上各取得了近1000萬頂夸克事例，是名副其實的頂夸克工廠。”張華橋説，這得益於大型強子對撞機優異的質心能量和暫態亮度。
目前，高能所頂夸克相關物理研究小組正在通過頂夸克和W玻色子伴隨産生的過程，來直接測量獲得2008年諾貝爾物理學獎CKM理論中的相關內容。
張華橋説，分析小組正在準備利用大型強子對撞機上2015年的數據，來測量頂夸克和上帝粒子的耦合常數，從而探尋頂夸克巨大品質的起源。頂夸克作為標準模型預言的6種夸克之一，自1994年費米實驗室發現頂夸克之後，人們一直被頂夸克奇特的性質所吸引，它作為標準模型中最重的基本粒子，其品質比第二重的夸克——底夸克重了近40倍。
“這麼重的品質是粒子物理學家非常感興趣的課題，甚至有理論學家預言了由於頂夸克的巨大品質，人類所處的真空並不穩定，會在未來的某個時候發生衰變，這個衰變所需的時間比現有的宇宙壽命長得多，以至於人們至今還沒有觀測到。”張華橋説。
此外，由於夸克的色禁閉效應，單獨的夸克無法穩定地存在，作為唯一的在與其他夸克形成結合體之前發生衰變的夸克，頂夸克提供了研究單個夸克性質，從而精確檢驗標準模型，尋找新物理的理想場地。
“在大型強子對撞機從上世紀90年代開始建設的時候，還沒有發現頂夸克。而現在，利用該平臺，我們將努力在探索頂夸克秘密的路上走得更遠。”張華橋説。
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