日本理化學(xué)研究所(RIKEN)的科學(xué)家在最新一期《物理評(píng)論快報(bào)》雜志撰文稱，他們利用超級(jí)計(jì)算機(jī)，預(yù)測(cè)了一種由六個(gè)夸克組成的奇異粒子的存在，最新研究有望加深科學(xué)家們對(duì)夸克如何結(jié)合形成原子核的理解。
夸克是科學(xué)家們認(rèn)為不能再分割的一種基本粒子，目前已知的夸克包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇異夸克、底夸克和頂夸克六種。由夸克組成的復(fù)合粒子被稱為強(qiáng)子。強(qiáng)子包括重子(由三個(gè)夸克組成，如質(zhì)子和中子等)和介子(由正反夸克對(duì)組成)。
一直以來(lái)，科學(xué)家們都在思考是否存在包含兩個(gè)重子的系統(tǒng)(雙重子系統(tǒng))。自然界中僅有一個(gè)雙重子系統(tǒng)存在——氘核，氘核是由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子組成的氫原子核。此外，在核物理實(shí)驗(yàn)中，人們?cè)鴮?duì)其他雙重子系統(tǒng)“驚鴻一瞥”，但它們很快湮滅。
RIKEN跨學(xué)科理論和數(shù)學(xué)科學(xué)項(xiàng)目的杉浦拓哉(音譯)解釋說(shuō)：“雖然氘核是唯一已知的穩(wěn)定雙重子系統(tǒng)，但可能存在更多雙重子系統(tǒng)。研究哪些重子對(duì)形成雙重子系統(tǒng)，哪些不形成非常重要，因?yàn)檫@為夸克如何形成物質(zhì)提供了有價(jià)值的見解。”
現(xiàn)在，通過(guò)計(jì)算兩個(gè)重子(都由三個(gè)粲夸克組成)之間的作用力，杉浦拓哉及其同事預(yù)測(cè)了一種名為粲di-Omega的六夸克粒子的存在。
量子色動(dòng)力學(xué)是描述夸克之間相互作用的成功理論。但重子中夸克之間的強(qiáng)耦合作用使量子色動(dòng)力學(xué)計(jì)算起來(lái)非常復(fù)雜，再加上重子的束縛態(tài)，計(jì)算變得更加復(fù)雜。在最新研究中，科學(xué)家們通過(guò)大規(guī)模數(shù)值計(jì)算解決了量子色動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。此外，由于計(jì)算涉及大量變量，他們使用了兩臺(tái)功能強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)：K和北齋，大大減少了計(jì)算的成本和時(shí)間。
盡管計(jì)算復(fù)雜，但粲di-Omega是研究重子相互作用的最簡(jiǎn)單系統(tǒng)。杉浦拓哉?qǐng)F(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在使用日本功能最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”研究其他粲強(qiáng)子，希望借此揭示夸克如何結(jié)合形成粒子的奧秘，以及什么樣的粒子可以存在。
