底誇克探測器局部圖
雙粲重子含有兩個c誇克及組成所有物質的基本粒子的理論。 在標準模型中， 基本粒子可以分為費米子和玻色子， 費米子又可以再分為輕子（比如電子）和誇克。
按照標準模型的分類， 重子由三個誇克組成， 熟知的質子和中子是最常見的重子。 自然界中存在六種不同誇克， 分別是上誇克、下誇克、奇誇克、粲誇克、頂誇克和底誇克。 前三種較輕， 後三種較重。
理論預期存在很多種具有不同組分的重子。 此前發現的所有重子都最多只含有1個重誇克。 例如， 質子具有兩個上誇克和一個下誇克，
新發現的雙粲重子含有兩個粲誇克和一個上誇克， 帶兩個單位電荷， 品質約為3621兆電子伏特， 幾乎是質子品質的4倍。 如果畫一幅關於雙粲重子的圖像， 就會看到兩個重誇克位於中間， 距離非常近， 一個輕誇克圍著二者轉。
高原寧說， 由於粲誇克品質遠大於上誇克， 它的內部結構預期迥異于普通重子， 對其性質的細緻研究將有助於人類深入理解物質的構成和強相互作用力的本質。
繼2012年發現“上帝粒子”希格斯玻色子後， 標準物理模型這塊大拼圖已基本完成。 “在解決具體問題上還缺少一些細節， 比如在重子中誇克之間是如何作用的，
給標準理論模型補充一塊拼圖
“我們從2010年起開始這項研究， 經過多年努力終於取得不錯的成果。 ”高原寧說。
底誇克探測器是歐洲核子研究中心大型強子對撞機上的粒子物理實驗裝置之一， 專門進行含有重誇克粒子的產生和衰變性質研究。 底誇克探測器合作組由來自16個國家、72個單位的1185名成員組成， 其中中國組由清華大學、華中師範大學、中國科學院大學和武漢大學的研究人員組成。
為什麼中國組將尋找含有兩個粲誇克的重子作為目標？“根據誇克模型， 基態重子的數量是一定的， 例如， 由上誇克,下誇克,奇誇克和粲誇克可以組成20個自旋為1/2的基態重子， 高能物理學領域一直在尋找這些不同組分的重子， 希望能進一步驗證標準模型。 ”高原寧說。
在此之前， 科學家們已經找到上誇克、下誇克、奇誇克這三種較輕誇克組合成的不同重子。 “標準模型最成功的是預言了含有三個奇誇克的重子的存在， 後來真的被找到了。 此外， 由一個重誇克和兩個輕誇克組成的重子也基本被發現。
“大家當然也希望找到含有兩個底誇克的， 但是由於粲誇克品質比底誇克小， 所以產生它更容易， 我們就從雙粲重子入手了。 ”高原寧說。
事實上， 早在1974年， 華裔物理學家丁肇中和美國科學家裡希特就發現了粲誇克， 並因此摘得諾貝爾物理學獎。 科學家們按照誇克模型的理論， 製作出了含有粲誇克的“元素週期表”， 並推斷出雙粲重子在表中的位置和大概性質。
“這次的發現相當於我們又給標準模型提供了證據， 給這個大拼圖完善了一小塊。 ”高原寧說， 新粒子的發現表明該模型仍是目前描述基本粒子的最好理論。
尋找新粒子的腳步不停
“這次的發現也驗證了我們之前提出的，
他解釋道， 希格斯玻色子的品質為125GeV（千兆電子伏）， 需要高能對撞機來產生。 頂誇克由於壽命太短無法與其它誇克形成穩定重子， 而其它誇克的品質均在5GeV以下。 此前有觀點認為， 對重子的研究用不上大型強子對撞機。 “實驗結果表明， 這麼高的能量雖然不是研究此類重子的必要條件， 但確實可以能有比較好的效果。 ”
高原寧說， 此次的新發現， 使大家對尋找更多類型雙粲重子的未來， 更加篤定， 各國科研人員都會加速尋找。 理論認為， 至少存在3個基態的類雙粲重子， 剩下兩個會更難發現， 需要更多資料和更細緻的分析。
中國科學家將為此繼續努力。 同時，未來一段時間內的目標是精確測量雙粲重子的壽命。雙粲重子本身非常“短命”，在“出生”之後會迅速衰變。此外，他們還要繼續探索雙粲重子是否衰變到了其他的衰變道。
高原寧說，發現新物理理論和求解標準理論模型一直是高能物理領域的兩大方向。
雖然標準模型以驚人的準確度描述了大量不同的現象，從恒星內部的核聚變機制到希格斯粒子的產生，被認為是人類目前整合得最成功的一套科學理論，但這套理論沒有包括一個量子引力理論，沒能實現相互作用力統一。標準模型還不能描述暗物質和暗能量，而這兩者組成了宇宙中95%的質能。因此，物理學家們希望能發現解釋這些現象的新物理理論。
同時，大量實驗依然在尋找標準理論預言的各種粒子。“標準模型裡還有很多東西沒搞清楚。比如我們2015年發現了5個誇克組成的強子，北京正負電子對撞機上發現過4個誇克的強子，那麼是不是還有6個誇克的強子？這些強子內部誇克之間的結構怎樣，如何相互作用？”高原寧說，這就像上帝寫了一個方程式，也給出了標準答案，但人們並不知道解題的中間過程。
“雖然我們迄今的發現都沒有跑出目前的理論物理體系，但我們相信隨著資料積累得越來越多、越來越好，未來發現新物理體系的可能性也越來越大。”高原寧說。（操秀英）
同時，未來一段時間內的目標是精確測量雙粲重子的壽命。雙粲重子本身非常“短命”，在“出生”之後會迅速衰變。此外，他們還要繼續探索雙粲重子是否衰變到了其他的衰變道。高原寧說，發現新物理理論和求解標準理論模型一直是高能物理領域的兩大方向。
雖然標準模型以驚人的準確度描述了大量不同的現象，從恒星內部的核聚變機制到希格斯粒子的產生，被認為是人類目前整合得最成功的一套科學理論，但這套理論沒有包括一個量子引力理論，沒能實現相互作用力統一。標準模型還不能描述暗物質和暗能量，而這兩者組成了宇宙中95%的質能。因此，物理學家們希望能發現解釋這些現象的新物理理論。
同時，大量實驗依然在尋找標準理論預言的各種粒子。“標準模型裡還有很多東西沒搞清楚。比如我們2015年發現了5個誇克組成的強子，北京正負電子對撞機上發現過4個誇克的強子，那麼是不是還有6個誇克的強子？這些強子內部誇克之間的結構怎樣，如何相互作用？”高原寧說，這就像上帝寫了一個方程式，也給出了標準答案，但人們並不知道解題的中間過程。
“雖然我們迄今的發現都沒有跑出目前的理論物理體系，但我們相信隨著資料積累得越來越多、越來越好，未來發現新物理體系的可能性也越來越大。”高原寧說。（操秀英）