日本理化學研究所5月24日發(fā)布公告稱，該研究所與京都大學、大阪大學組成的聯(lián)合研究小組利用超級計算機模擬，在理論上預言了一種新粒子——雙重子態(tài)粒子ΩΩ的存在。這項研究成果可望闡明基本粒子夸克如何組合物質(zhì)這一現(xiàn)代物理學的根本性問題。

世間所有物質(zhì)全部由被稱為夸克和輕子的基本粒子組成。夸克有上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、底夸克和頂夸克6個種類。由3個夸克組成的粒子統(tǒng)稱為重子。質(zhì)子和中子由上夸克和下夸克3個組合構成，實驗中還觀察到了3個奇夸克組成的Ω粒子。迄今為止已發(fā)現(xiàn)了多數(shù)由3個夸克組成的粒子。但是，自1930年代重質(zhì)子（1個質(zhì)子和1個中子）被發(fā)現(xiàn)以來，尚未發(fā)現(xiàn)由6個夸克組成的粒子（雙重子態(tài)粒子）。

日本科學家南部陽一郎提出的量子色動力學確認了夸克運動的基礎理論，可以統(tǒng)一描述夸克組成的粒子結構和它們之間的強作用力。此次，研究小組通過發(fā)展理論方法、計算算法和改進超級計算機的性能，成功地縮小了數(shù)值計算誤差。他們模擬的結果之一是發(fā)現(xiàn)了兩個Ω粒子間的作用力，即當兩個Ω粒子彼此逐漸接近時，在0.3×10-13厘米左右會相互吸引，但如果更接近就會強烈地排斥。由于這種吸引力，兩個Ω粒子可以形成結合狀態(tài)。此外，他們還發(fā)現(xiàn)新粒子ΩΩ具有與重質(zhì)子相似的特征。

該成果明確了雙重子態(tài)粒子ΩΩ在現(xiàn)實世界中存在的可能性。研究小組期待通過世界各地的重離子對撞實驗，在重質(zhì)子發(fā)現(xiàn)一個世紀后，雙重子態(tài)粒子被發(fā)現(xiàn)。該研究首次成功實現(xiàn)了從量子色動力學導出重子間的作用力。研究小組今后將利用大規(guī)模數(shù)值模擬，闡明6個夸克所組成的雙重子世界，并通過超算和數(shù)學模擬，澄清現(xiàn)代物理學中夸克如何結合成物質(zhì)這一基本問題。

研究成果發(fā)表在24日《物理評論快報》網(wǎng)絡版。

（原標題：利用超級計算機模擬發(fā)展新理論 日科學家預言存在雙重子態(tài)粒子ΩΩ）