继 2015 年科学家宣布发现了理论中的“五夸克粒子”后，欧洲大型强子对撞机（LHC）实验现在再度发现全新的五夸克粒子！随着我们发现越多新粒子，将越能揭开宇宙物质基本结构的奥秘。
基础物理告诉我们，日常生活中的物质都由原子构成，过去科学家将原子当作宇宙中最小的基本粒子，然而随着物理学不断发展，我们知道原子并非不可分割，而是由更小的次原子粒子：质子、中子、电子构成；你以为到这里就是极限了吗？不，继续看下去，质子、中子、电子内部还由更微小的次原子粒子夸克组成。
在目前标准模型框架下，最基本的粒子单位为费米子（包含夸克、轻子）和玻色子（包含规范玻色子、希格斯粒子），这些基本粒子组成（2 个以上）的粒子称作复合粒子；由夸克结合形成的复合粒子称为强子（最稳定的强子即质子与中子），强子可再分成带 3 个价夸克的重子（Baryon），以及 1 个价夸克＋1 个反价夸克的介子（Meson）。
但在强子之中，物理学家还预言了另外一种“奇异强子（exotic hadron）”的存在，称为五夸克粒子（pentaquark），由 4 个夸克和 1 个反夸克构成；不同量子数的夸克（有 6 种）组合也代表不同粒子，因此五夸克粒子实际上有很多种类。
2015 年时，大型强子对撞机底夸克实验（Large Hadron Collider beauty，LHCb）终于宣布发现 2 种全新五夸克粒子，证实半世纪以来的预测，科学家将它们命名为 Pc（4450）和 Pc（4380）。当时团队分析表明，五夸克粒子结构可能是 5 个夸克紧密束缚著的单一复合粒子，也可能是由 1 个介子 + 1 个重子藉强作用结合，如下图示范比较。
▲▼ 五夸克粒子结构可能是 5 个夸克紧密束缚的单一复合粒子（上），也可能是 1 个介子 + 1 个重子藉强作用结合而成的复合粒子（下）。
现在，LHCb 实验宣布发现了第 3 种全新五夸克粒子结构，命名为 Pc（4312）！这一次，LHCb 的数据量是当年 10 倍，并且分析指出，五夸克粒子的结构应该类似于 1 个介子＋1 个重子，或者说像质子与中子在原子核内结合的方式。
此外，当年科学家以为 Pc（4450）是由 5 个夸克紧密束缚而成的一个粒子，新研究表明它其实是由 Pc（4440）和 Pc（4457）两个独立强子构成。
目前已知，这 3 种五夸克粒子全部由 1 个下夸克（down quark）、2 个上夸克（up quark）、1 个魅夸克（charm quark）和 1 个反魅夸克（anticharm quark）组成，然而粒子模型的故事才刚刚开始而已，尽管我们仍未发现任何标准模型之外的粒子，但也许，继续寻找模型内的新粒子便能帮助我们解释神秘暗物质之构成。
读完这篇，你我觉得眼花撩乱是很正常的，就连科学家自己都感到恐慌。著名物理学家恩里科·费米就曾幽默调侃道：“如果我有能力记住所有粒子的名字，那我会成为一名植物学家。”
- Physicists discover new class of pentaquarks
- Exotic particles containing five quarks discovered at the Large Hadron Collider
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- LHCb experiment discovers a new pentaquark
（首图来源：LHC）
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