答：新粒子是通過質子對撞機的碰撞產生的，但它們的壽命通常很短。 它們一出現就衰變成其他類型的粒子，因此無法直接檢測到它們。 但其衰變形成的子粒子和孫粒子相對穩定，可以穿過探測器并留下痕跡。 實驗粒子物理學家可以重建這些痕跡來推斷母粒子的各種屬性。 這就好比說，我們看煙花的時候，雖然只能看到美麗的煙花而看不到炮彈本身，但是通過計算我們可以知道炮彈是如何射向天空的，也可以計算出彈藥的成分和數量。
問題：我們是否有可能對某些母粒子的衰變過程一無所知、不知道或不了解？ 即使數據中確實存在相對穩定的子粒子和其衰變形成的孫粒子的痕跡，我們仍然無法重建和推斷母粒子的物理性質？ 是否有可能存在“簡并現象或過程”，即不同母粒子衰變后產生的子粒子和孫粒子的痕跡在實際數據中難以區分？ 打個比方，不同種類的煙花爆出的美麗煙花看起來很相似，很難區分。
答：所有這些情況都有可能發生物理學家海報，這就是高能實驗數據分析的難度和迷人之處。 如圖1所示，這是1964年發現Omega粒子時的圖片，左邊是原始數據，右邊是從左邊提取的一些粒子的飛行路徑。 左右對比可以看出，即使在60年前，探測器還很原始、簡單的時候，這項工作也并不容易。 如今的數據分析工作已經變得極其復雜。 例如，粒子徑跡探測器通常一層一層地分層。 當粒子穿過時，它們會在每一層上留下“生命點”。 我們使用擬合程序將這些命中點近似連接成平滑曲線，從而重建粒子軌跡。 不過，為了擴大統計，每次碰撞實際上并不是兩個質子，而是兩大團質子。 結果，很多最終粒子留下的撞擊點重疊在一起，難以區分，如圖2。可想而知，要將這些密集混合的撞擊點分成線條是多么困難。
圖1 Ω-粒子軌跡
圖2 包含102個頂點的140個累加實例的仿真圖
為了保證實驗數據的質量，CMS合作組需要一些有相關經驗的課題組承擔服務工作，以保證實驗的正常進行。 “清華-西北師范大學”CMS小組對CMS物理數據呈現小組（PPD）做出了長期貢獻[4]。
問：奇怪的強子態的理論和歷史是什么？ LHCb實驗中也觀察到了五夸克共振態，那么理論上六夸克或七夸克態也可能存在嗎？
答：在粒子物理標準模型框架內，物質世界的基本粒子包括夸克、輕子等。兩個夸克或三個夸克分別組成傳統的介子和重子，統稱為“傳統”強子。 然而，標準模型理論上并沒有限制組成強子的夸克數量只能是兩個或三個，因此可能存在一些“奇怪”的強子，比如由四個、五個甚至更多夸克組成的強子，或者含有膠子。 。 早期發現的可能的奇異強子僅包括K*等一些較輕的介子，以及2003年的BELLE協作組【注：實驗名稱來自于Belle，因為該實驗的研究需要制作大量B介子的數量，其來源是由電子()和正電子(電子的鏡像反粒子，el)碰撞產生]在B介子的衰變產物中發現的可能奇怪的強子X(3872)引發了全球“重口味”奇異強子研究掀起熱潮，成為高能物理長期熱點之一。后來中國合作組發現的奇異帶電強子Zc(3900)+證實：這類奇異強子不同于傳統的魔術師，其充滿奇異性，進一步推動了重口味奇異強子的研究高潮。
1964年夸克模型提出時，并沒有排除由三個以上夸克組成的奇異強子。
對奇異強子的實驗研究往往充滿曲折。 例如，X(4140)粒子在2009年被CDF實驗發現后，后來就被其他實驗否定了。 直到2017年，LHCb才以更大的統計數據重新證實了它的存在。 歷時8年，終于得到大家的認可。 又如，雖然五夸克態在本世紀初的多個實驗中首次出現（后來均被驗證為統計漲落），但只有2015年LHCb發現的五夸克態才最先得到廣泛認可并被選中當年進入世界物理十強。 大突破。
問：此次發現的“魅力四夸克家族”中的“家族”具體指什么？
答：“全魅四夸克家族”是指多個性質相似、質量略有不同的全魅四夸克粒子。 事實上，早在20世紀80年代，北京大學理論粒子物理學家趙光大院士就首次基于夸克-膠子模型對全粲四夸克態族進行了理論計算，預言了該族的存在。 2020年6月的“低質量多輕子終態研討會”上，來自國內各兄弟單位的粒子物理學家對全魅四夸克態進行了深入討論。 中國理論家討論了完全迷人的四夸克態。 計算和性質研究產生了非常豐富的成果，為該族的存在提供了良好的理論基礎。 趙光達院士在會上作總結發言。
問題：完全粲四夸克粒子中是否存在反粲夸克？ 觀察到三種完全粲化四夸克態。 這三個共振態的電荷、自旋和宇稱量子數是多少？ 有哪些不同的屬性？ 是否仍應使用 CMS 來測量自旋和奇偶校驗等屬性？
答：在之前的實驗中，已經發現了許多含有輕夸克的奇怪強子族。 然而，這次實驗中發現的完全魅惑的四夸克家族卻與以往不同。 它們完全由重夸克（兩個粲夸克）組成。 和兩個反魅力夸克）。 由于前夸克和反夸克的電荷相互抵消，完全粲化的四夸克粒子整體處于電中性狀態，其自旋、宇稱等將在我們后續的研究工作中測量和確定。 這三種粒子之間已知的最大差異是質量，分別為~6.6 GeV、~6.9 GeV 和~7.3 GeV。
自旋和奇偶校驗等性質可以在 CMS 實驗中測量，我們正在準備中。
問題：兩個 J/ψ 粒子組成的衰變最終狀態是什么？ 這是否意味著這些奇怪的強子的最終狀態對應于兩個J/ψ粒子？
答案：兩個質子的碰撞產生一個新粒子（可能是四夸克態）。 該粒子首先衰變為兩個 J/ψ 粒子，然后每個 J/ψ 粒子衰變為兩個 μ 子。 兒子。 因此，我們通過實驗觀察到的最終粒子實際上是來自同一衰變頂點的四個μ子。 但我們要求這四個μ子可以分為兩組，每組都可以重新組合形成質量接近J/ψ質量的母粒子。
問：這次發現的完全迷人的四夸克態是否可以形象地想象為兩個J/ψ介子的幾種可能的組合？ 有點像兩個原子形成一個分子？ 不同的能量狀態對應于不同質量的完全迷人的四夸克粒子？
答：目前有很多理論解釋。 我們看到昨天《現代物理知識》編譯的《CMS實驗世界首次發現魅力十足的四夸克粒子族，中國團隊發揮主導作用》的文章也訪問了粒子物理理論和實驗領域的許多專家對不同的模型提出了自己的解釋。
問：如果以氧原子O為參照，“氧”（）的化學式是O2，“臭氧”的化學式是O3。 現在我們發現，完全粲化的四夸克態粒子是由兩個J/ψ介子組合而成。 據此，我們可以推測，三個J/ψ介子組合可以形成電中性的全粲六夸克粒子。 這會是您進一步的研究課題嗎？
答：首先，我們需要積累大量“同時產生3個J/ψ粒子”的碰撞事件，然后才能在這些3J/ψ質譜上找到新的結果。 但目前的困難在于，同時產生3 J/ψ 的情況極為罕見。 今年年初，CMS合作團隊在全球首次觀測到質子-質子碰撞中同時產生三個J/ψ粒子。 信號顯著性超過 5 個標準差。 CMS合作組已向《·》提交了研究論文”( )[5]。今年4月，清華-西北師范大學CMS合作組的一名本科生在2019年4月的會議上代表CMS合作組報告了這一成果。美國物理學會（2022 年 4 月）[6]。
問：質子、中子和電子共同組成原子，排列在元素周期表中。 六夸克及其相應反夸克的各種組合可以形成不同的粒子。 所有這些粒子的性質會像元素周期表一樣排列嗎？
答：物理學家通常喜歡用簡單的模型來描述復雜的世界。 但到上世紀中葉，實驗發現的質子、中子等所謂“基本粒子”有數百種，非常復雜。 物理學家蘭姆在1955年的諾貝爾獎演講中說道：“我曾聽人說過，‘新事物的發明過去是由諾貝爾獎獲得的’，但現在這樣的人應該被罰款一萬美元。” “以前發現新的基本粒子就得諾貝爾獎”，現在這樣應該罰款一萬美元。）以前聽說誰發現新的基本粒子就可以得諾貝爾獎。但現在這樣的發現應罰款10,000美元）”
1964年，粒子物理學史上這段“尷尬”的時期終于被曝光。 蓋爾曼和茨威格提出了夸克模型，這是人類探索物質基本結構的重要里程碑。 該模型認為這些粒子不是“基本”粒子，而是具有由三個不可見夸克組成的內部結構。 后來這些粒子統稱為“強子”，其中由兩個夸克組成的稱為介子，由三個夸克組成的稱為重子。 夸克模型就像在較小的范圍內建立了一個新的“元素周期表”。 實驗發現的強子可以在夸克元素周期表中美麗而規則地排列。 更令人驚奇的是物理學家海報，實驗粒子物理學家根據夸克元素周期表的預測，當年發現了一種新粒子Ω-。
十年后的1974年，粒子物理學迎來了另一個重要的里程碑。 廷肇中和里克特實驗發現了J/ψ粒子，被稱為粒子物理學的“十一月革命”，因為這意味著發現了第四種夸克——粲夸克。 完全迷人的四夸克家族的發現是在由兩個 J/ψ 粒子組成的最終衰變態中完成的。
丁肇中發現J/ψ粒子
問：本次實驗分析基于CMS從2016年至2018年收集的所有“質子-質子”碰撞數據。您能談談本次實驗的發現過程以及實驗的難點嗎？ 本次實驗的擬合方法有哪些創新？ 還有其他實驗結果可以支持這一點嗎？
答：大型強子對撞機實驗的最終狀態復雜、背景高，數據分析工作往往周期長、難度大。 因此，CMS合作組有明確、嚴格的審核程序，保證實驗結果的可靠性。 為了避免數據分析過程中研究者的主觀因素影響結果，本研究采用了高能實驗中常用的“盲分析”策略，即在查看信號區間之前，必須確定所有數據過濾條件，然后查看結果。 此外，為了進一步減少出錯的可能性，研究團隊被分為三個獨立小組，每個小組獨立編寫自己的分析程序。 最終，三組得到了完全相同的實驗結果。 經過兩年多的精心研究，研究團隊通過了合作組的揭盲、預審、終審等關鍵步驟，并在會議上披露了結果。
擬合質譜也是本研究的一個難點。 從圖中可以看出，在不考慮粒子之間的干擾或粒子與背景之間的干擾的情況下，三個質量峰之間的兩個深溝與我們的擬合模型有明顯偏差。 因此，我們也嘗試了LHCb實驗提出的干擾方法來解決這個問題，即創建一個X(6700)粒子來干擾背景，但仍然不能很好地描述CMS數據。 我們正在研究的其他新干擾模型可能能夠更好地描述數據。
問：“清華-西北師大”CMS團隊有多少人？ 為什么說這次探測是中國主導的？
答：CMS合作組由來自50多個國家的4000多名成員、約240家單位組成。 已發表1000多篇研究論文。 所有論文均以相同方式署名，并按字母順序排列，作者超過3000人，作者200人。 多個簽名單元。 在CMS合作組內，研究團隊的貢獻通常可以從“項目負責人”、“預審核報告”、“最終審核報告”等方面來判斷。在我們的研究中，上述幾個方面任務由中國“清華-南方師范大學”CMS團隊成員完成。 該團隊共有來自兩所學校的4名教師，博士后3名，博士生10名，本科生約30名，加上工程師和機房管理人員，總共約50人。
Q：CMS合作組是如何選擇實施這個研究項目和方向的？ 需要決定數據采樣方法并尋求與其他實驗設備的合作？ 我們是先進行理論預測，然后進行CMS數據分析和搜索，還是無意中發現CMS數據中的幾個峰值，然后進行理論解釋和相關數據模擬？
答：CMS實驗中各研究小組可以根據自己的興趣提出研究課題。 一般來說，在項目提案之初，至少需要考慮三個條件。 首先，有明確、有趣的身體目標； 其次，使用蒙特卡羅模擬研究來證明 CMS 檢測器對研究具有足夠的靈敏度。 ; 三是提出合作群體取得成果的“觸發”條件。 觸發是實驗數據采集中非常重要的一步。 LHC碰撞產生的數據量是巨大的。 我們不可能將所有的數據都存儲在磁盤上，而且大部分數據都是我們不感興趣的實驗背景。因此，每個研究課題必須根據其具體的研究對象選擇或設計一個所謂的觸發條件，以便CMS數據讀取系統可以在極短的碰撞時間內對數據進行粗略的初步篩選。 。
具體到這項研究，早在2010年7 TeV和8 TeV碰撞初期，易凱教授就提出了三μ子觸發器，專門用于研究低質量多μ子終態物理。 他根據2011年和2012年收集的7 TeV和8 TeV碰撞數據，對J/ψJ/ψ質譜進行了初步研究。數據中看到的痕跡為后來盲分析時確定信號間隔提供了基礎。
當2016年13 TeV碰撞開始取得數字時，易凱和胡震共同改進了三個μ子觸發器，以適應更高亮度下的計數帶寬。 2019年，易凱和胡震回國，在清華大學和南京師范大學組建研究團隊。 兩校研究人員依托清華大學加入CMS實驗，共同組成“清華-南京師范大學”CMS小組，于2016年至2018年開展研究，利用2010年采集的13 TeV數據進行了全面、系統的研究。低質量多輕子終態研究。 完成該課題的研究大約花費了3年的時間。
意大利 ICHEP 會議上的物理學家在海報會議期間討論完全迷人的四夸克粒子 | 攝影：樓新愁
問：CMS合作組的幾個人想出了一個想法，一起分析CMS數據，并將結果寫成文檔供CMS組討論并最終確定？
答：這是一個漫長的過程，甚至可能需要幾年的時間。 研究團隊必須定期向CMS合作組內匯報研究進展，并將數據分析工作的所有細節寫入筆記中。 當研究達到一定階段后，可以在合作組內申請正式的預審報告（Pre-talk）。 通過預審后才能成為合作組認可的研究課題，您將獲得代表該課題的代表。 序列號。 同時，合作小組將由3至5名該領域的專家組成，對研究工作的細節進行審查，并不斷地找茬，直到他們都滿意并且無法再找茬為止，然后他們將給予“給分析團隊開了綠燈。 此時，分析組將在合作組中做出正式的最終評審報告（談話）。 最終審核通過后，可在國際會議上向外界公布結果。 接下來叫board，就是把要提交給雜志社的論文初稿向整個合作組（3000人以上）開放，讓更多的人可以找茬、提問題。 當所有這些問題都解決之后，就進入了最后階段。 合作組將安排多位資深專家召開專題會議，最終通讀論文初稿進行最后檢查。 通過期末后，你終于可以向外界投稿了，但與其他自然科學領域的學者類似，你仍然要面對與雜志審稿人一輪輪問答的常規流程。
上面只列出了幾個主要的大步驟，中間還夾雜著很多其他的小步驟，一個接一個。 根據研究主題的不同，總數最多可達20多個步驟。
發現完全迷人的四夸克態家族有何意義？
從左至右：安海鵬、胡震、易凱、王慶、陳鑫
相關文獻
[1] cms-.web.cern.ch/cms-/-/-/BPH-21-003/index.html
[2] atlas.cern ///魅力-
[3] home.cern/news/news//lhcb--三新--
[4] /info/1179/5198.htm
[5] cms-.web.cern.ch/cms-/-//BPH-21-004/index.html
[6] /info/1178/5113.htm
[7]/info/1175/96724.htm。
