存於大爆炸誇克湯的神祕短命 X 粒子，首從大型強子對撞機發現證據

在大爆炸後最初百萬分之一秒內，宇宙是一個溫度高到難以想像的誇克-膠子電漿，基本粒子以無數組合在這鍋「熱湯」裡短暫凝聚在一起。根據模型，當中有一小部分粒子隨機碰撞形成短命的「X」粒子，因神祕而未知的結構而得名，現在，麻省理工學院團隊於大型強子對撞機中首度發現誇克-膠子電漿產生 X 粒子的證據。

誇克-膠子電漿（quark gluon plasma，QGP）是量子色動力學（QCD）下的物質狀態，俗稱誇克湯（quark soup），由誇克與膠子這些基本粒子組成，所處環境溫度與密度皆極高，根據粒子物理學與標準宇宙學模型，物理學家相信這種狀態存於宇宙誕生後最初 20～30 微秒。

在誇克-膠子電漿迅速冷卻之前，一小部分誇克與膠子相互碰撞、相黏再以不同構型分開，也就是說誇克湯裡存在各種奇奇怪怪但壽命極短的組合粒子，其中一種便稱為 X 粒子。

從理論上講，X 粒子可能出現在由粒子加速器製造的極小誇克湯中，儘管 X 粒子壽命很短，但當它們衰變時會產生一陣低質量粒子。由麻省理工學院領導的團隊於是利用機器學習技術，分析了大型強子對撞機（LHC）超過 130 億次重離子碰撞，首度從數據中識別出可能存在約 100 個 X 粒子，它們以粒子的估計質量被命名為 X(3872)。

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雖然 X (3872) 最早在 2003 年就從日本的粒子對撞機 Belle 實驗首次發現，但當時 X (3872) 衰變得太快，我們完全來不及詳細觀察；現在科學家終於能確定 X 粒子的內部結構，與質子和中子（由 3 個誇克組成）不同的是，X 粒子內部看起來完全不同，至少這些新粒子都是包含 4 個誇克的奇異粒子，可能由 2 個誇克和 2 個反誇克組成，也可能是由兩個介子鬆散結合。

新論文發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）。