答：新粒子是通过质子对撞机的碰撞产生的，但它们的寿命通常很短。 它们一出现就衰变成其他类型的粒子，因此无法直接检测到它们。 但其衰变形成的子粒子和孙粒子相对稳定，可以穿过探测器并留下痕迹。 实验粒子物理学家可以重建这些痕迹来推断母粒子的各种属性。 这就好比说，我们看烟花的时候，虽然只能看到美丽的烟花而看不到炮弹本身，但是通过计算我们可以知道炮弹是如何射向天空的，也可以计算出弹药的成分和数量。
问题：我们是否有可能对某些母粒子的衰变过程一无所知、不知道或不了解？ 即使数据中确实存在相对稳定的子粒子和其衰变形成的孙粒子的痕迹，我们仍然无法重建和推断母粒子的物理性质？ 是否有可能存在“简并现象或过程”，即不同母粒子衰变后产生的子粒子和孙粒子的痕迹在实际数据中难以区分？ 打个比方，不同种类的烟花爆出的美丽烟花看起来很相似，很难区分。
答：所有这些情况都有可能发生物理学家海报，这就是高能实验数据分析的难度和迷人之处。 如图1所示，这是1964年发现Omega粒子时的图片，左边是原始数据，右边是从左边提取的一些粒子的飞行路径。 左右对比可以看出，即使在60年前，探测器还很原始、简单的时候，这项工作也并不容易。 如今的数据分析工作已经变得极其复杂。 例如，粒子径迹探测器通常一层一层地分层。 当粒子穿过时，它们会在每一层上留下“生命点”。 我们使用拟合程序将这些命中点近似连接成平滑曲线，从而重建粒子轨迹。 不过，为了扩大统计，每次碰撞实际上并不是两个质子，而是两大团质子。 结果，很多最终粒子留下的撞击点重叠在一起，难以区分，如图2。可想而知，要将这些密集混合的撞击点分成线条是多么困难。
图1 Ω-粒子轨迹
图2 包含102个顶点的140个累加实例的仿真图
为了保证实验数据的质量，CMS合作组需要一些有相关经验的课题组承担服务工作，以保证实验的正常进行。 “清华-西北师范大学”CMS小组对CMS物理数据呈现小组（PPD）做出了长期贡献[4]。
问：奇怪的强子态的理论和历史是什么？ LHCb实验中也观察到了五夸克共振态，那么理论上六夸克或七夸克态也可能存在吗？
答：在粒子物理标准模型框架内，物质世界的基本粒子包括夸克、轻子等。两个夸克或三个夸克分别组成传统的介子和重子，统称为“传统”强子。 然而，标准模型理论上并没有限制组成强子的夸克数量只能是两个或三个，因此可能存在一些“奇怪”的强子，比如由四个、五个甚至更多夸克组成的强子，或者含有胶子。 。 早期发现的可能的奇异强子仅包括K*等一些较轻的介子，以及2003年的BELLE协作组【注：实验名称来自于Belle，因为该实验的研究需要制作大量B介子的数量，其来源是由电子()和正电子(电子的镜像反粒子，el)碰撞产生]在B介子的衰变产物中发现的可能奇怪的强子X(3872)引发了全球“重口味”奇异强子研究掀起热潮，成为高能物理长期热点之一。后来中国合作组发现的奇异带电强子Zc(3900)+证实：这类奇异强子不同于传统的魔术师，其充满奇异性，进一步推动了重口味奇异强子的研究高潮。
1964年夸克模型提出时，并没有排除由三个以上夸克组成的奇异强子。
对奇异强子的实验研究往往充满曲折。 例如，X(4140)粒子在2009年被CDF实验发现后，后来就被其他实验否定了。 直到2017年，LHCb才以更大的统计数据重新证实了它的存在。 历时8年，终于得到大家的认可。 又如，虽然五夸克态在本世纪初的多个实验中首次出现（后来均被验证为统计涨落），但只有2015年LHCb发现的五夸克态才最先得到广泛认可并被选中当年进入世界物理十强。 大突破。
问：此次发现的“魅力四夸克家族”中的“家族”具体指什么？
答：“全魅四夸克家族”是指多个性质相似、质量略有不同的全魅四夸克粒子。 事实上，早在20世纪80年代，北京大学理论粒子物理学家赵光大院士就首次基于夸克-胶子模型对全粲四夸克态族进行了理论计算，预言了该族的存在。 2020年6月的“低质量多轻子终态研讨会”上，来自国内各兄弟单位的粒子物理学家对全魅四夸克态进行了深入讨论。 中国理论家讨论了完全迷人的四夸克态。 计算和性质研究产生了非常丰富的成果，为该族的存在提供了良好的理论基础。 赵光达院士在会上作总结发言。
问题：完全粲四夸克粒子中是否存在反粲夸克？ 观察到三种完全粲化四夸克态。 这三个共振态的电荷、自旋和宇称量子数是多少？ 有哪些不同的属性？ 是否仍应使用 CMS 来测量自旋和奇偶校验等属性？
答：在之前的实验中，已经发现了许多含有轻夸克的奇怪强子族。 然而，这次实验中发现的完全魅惑的四夸克家族却与以往不同。 它们完全由重夸克（两个粲夸克）组成。 和两个反魅力夸克）。 由于前夸克和反夸克的电荷相互抵消，完全粲化的四夸克粒子整体处于电中性状态，其自旋、宇称等将在我们后续的研究工作中测量和确定。 这三种粒子之间已知的最大差异是质量，分别为~6.6 GeV、~6.9 GeV 和~7.3 GeV。
自旋和奇偶校验等性质可以在 CMS 实验中测量，我们正在准备中。
问题：两个 J/ψ 粒子组成的衰变最终状态是什么？ 这是否意味着这些奇怪的强子的最终状态对应于两个J/ψ粒子？
答案：两个质子的碰撞产生一个新粒子（可能是四夸克态）。 该粒子首先衰变为两个 J/ψ 粒子，然后每个 J/ψ 粒子衰变为两个 μ 子。 儿子。 因此，我们通过实验观察到的最终粒子实际上是来自同一衰变顶点的四个μ子。 但我们要求这四个μ子可以分为两组，每组都可以重新组合形成质量接近J/ψ质量的母粒子。
问：这次发现的完全迷人的四夸克态是否可以形象地想象为两个J/ψ介子的几种可能的组合？ 有点像两个原子形成一个分子？ 不同的能量状态对应于不同质量的完全迷人的四夸克粒子？
答：目前有很多理论解释。 我们看到昨天《现代物理知识》编译的《CMS实验世界首次发现魅力十足的四夸克粒子族，中国团队发挥主导作用》的文章也访问了粒子物理理论和实验领域的许多专家对不同的模型提出了自己的解释。
问：如果以氧原子O为参照，“氧”（）的化学式是O2，“臭氧”的化学式是O3。 现在我们发现，完全粲化的四夸克态粒子是由两个J/ψ介子组合而成。 据此，我们可以推测，三个J/ψ介子组合可以形成电中性的全粲六夸克粒子。 这会是您进一步的研究课题吗？
答：首先，我们需要积累大量“同时产生3个J/ψ粒子”的碰撞事件，然后才能在这些3J/ψ质谱上找到新的结果。 但目前的困难在于，同时产生3 J/ψ 的情况极为罕见。 今年年初，CMS合作团队在全球首次观测到质子-质子碰撞中同时产生三个J/ψ粒子。 信号显着性超过 5 个标准差。 CMS合作组已向《·》提交了研究论文”( )[5]。今年4月，清华-西北师范大学CMS合作组的一名本科生在2019年4月的会议上代表CMS合作组报告了这一成果。美国物理学会（2022 年 4 月）[6]。
问：质子、中子和电子共同组成原子，排列在元素周期表中。 六夸克及其相应反夸克的各种组合可以形成不同的粒子。 所有这些粒子的性质会像元素周期表一样排列吗？
答：物理学家通常喜欢用简单的模型来描述复杂的世界。 但到上世纪中叶，实验发现的质子、中子等所谓“基本粒子”有数百种，非常复杂。 物理学家兰姆在1955年的诺贝尔奖演讲中说道：“我曾听人说过，‘新事物的发明过去是由诺贝尔奖获得的’，但现在这样的人应该被罚款一万美元。” “以前发现新的基本粒子就得诺贝尔奖”，现在这样应该罚款一万美元。）以前听说谁发现新的基本粒子就可以得诺贝尔奖。但现在这样的发现应罚款10,000美元）”
1964年，粒子物理学史上这段“尴尬”的时期终于被曝光。 盖尔曼和茨威格提出了夸克模型，这是人类探索物质基本结构的重要里程碑。 该模型认为这些粒子不是“基本”粒子，而是具有由三个不可见夸克组成的内部结构。 后来这些粒子统称为“强子”，其中由两个夸克组成的称为介子，由三个夸克组成的称为重子。 夸克模型就像在较小的范围内建立了一个新的“元素周期表”。 实验发现的强子可以在夸克元素周期表中美丽而规则地排列。 更令人惊奇的是物理学家海报，实验粒子物理学家根据夸克元素周期表的预测，当年发现了一种新粒子Ω-。
十年后的1974年，粒子物理学迎来了另一个重要的里程碑。 廷肇中和里克特实验发现了J/ψ粒子，被称为粒子物理学的“十一月革命”，因为这意味着发现了第四种夸克——粲夸克。 完全迷人的四夸克家族的发现是在由两个 J/ψ 粒子组成的最终衰变态中完成的。
丁肇中发现J/ψ粒子
问：本次实验分析基于CMS从2016年至2018年收集的所有“质子-质子”碰撞数据。您能谈谈本次实验的发现过程以及实验的难点吗？ 本次实验的拟合方法有哪些创新？ 还有其他实验结果可以支持这一点吗？
答：大型强子对撞机实验的最终状态复杂、背景高，数据分析工作往往周期长、难度大。 因此，CMS合作组有明确、严格的审核程序，保证实验结果的可靠性。 为了避免数据分析过程中研究者的主观因素影响结果，本研究采用了高能实验中常用的“盲分析”策略，即在查看信号区间之前，必须确定所有数据过滤条件，然后查看结果。 此外，为了进一步减少出错的可能性，研究团队被分为三个独立小组，每个小组独立编写自己的分析程序。 最终，三组得到了完全相同的实验结果。 经过两年多的精心研究，研究团队通过了合作组的揭盲、预审、终审等关键步骤，并在会议上披露了结果。
拟合质谱也是本研究的一个难点。 从图中可以看出，在不考虑粒子之间的干扰或粒子与背景之间的干扰的情况下，三个质量峰之间的两个深沟与我们的拟合模型有明显偏差。 因此，我们也尝试了LHCb实验提出的干扰方法来解决这个问题，即创建一个X(6700)粒子来干扰背景，但仍然不能很好地描述CMS数据。 我们正在研究的其他新干扰模型可能能够更好地描述数据。
问：“清华-西北师大”CMS团队有多少人？ 为什么说这次探测是中国主导的？
答：CMS合作组由来自50多个国家的4000多名成员、约240家单位组成。 已发表1000多篇研究论文。 所有论文均以相同方式署名，并按字母顺序排列，作者超过3000人，作者200人。 多个签名单元。 在CMS合作组内，研究团队的贡献通常可以从“项目负责人”、“预审核报告”、“最终审核报告”等方面来判断。在我们的研究中，上述几个方面任务由中国“清华-南方师范大学”CMS团队成员完成。 该团队共有来自两所学校的4名教师，博士后3名，博士生10名，本科生约30名，加上工程师和机房管理人员，总共约50人。
Q：CMS合作组是如何选择实施这个研究项目和方向的？ 需要决定数据采样方法并寻求与其他实验设备的合作？ 我们是先进行理论预测，然后进行CMS数据分析和搜索，还是无意中发现CMS数据中的几个峰值，然后进行理论解释和相关数据模拟？
答：CMS实验中各研究小组可以根据自己的兴趣提出研究课题。 一般来说，在项目提案之初，至少需要考虑三个条件。 首先，有明确、有趣的身体目标； 其次，使用蒙特卡罗模拟研究来证明 CMS 检测器对研究具有足够的灵敏度。 ; 三是提出合作群体取得成果的“触发”条件。 触发是实验数据采集中非常重要的一步。 LHC碰撞产生的数据量是巨大的。 我们不可能将所有的数据都存储在磁盘上，而且大部分数据都是我们不感兴趣的实验背景。因此，每个研究课题必须根据其具体的研究对象选择或设计一个所谓的触发条件，以便CMS数据读取系统可以在极短的碰撞时间内对数据进行粗略的初步筛选。 。
具体到这项研究，早在2010年7 TeV和8 TeV碰撞初期，易凯教授就提出了三μ子触发器，专门用于研究低质量多μ子终态物理。 他根据2011年和2012年收集的7 TeV和8 TeV碰撞数据，对J/ψJ/ψ质谱进行了初步研究。数据中看到的痕迹为后来盲分析时确定信号间隔提供了基础。
当2016年13 TeV碰撞开始取得数字时，易凯和胡震共同改进了三个μ子触发器，以适应更高亮度下的计数带宽。 2019年，易凯和胡震回国，在清华大学和南京师范大学组建研究团队。 两校研究人员依托清华大学加入CMS实验，共同组成“清华-南京师范大学”CMS小组，于2016年至2018年开展研究，利用2010年采集的13 TeV数据进行了全面、系统的研究。低质量多轻子终态研究。 完成该课题的研究大约花费了3年的时间。
意大利 ICHEP 会议上的物理学家在海报会议期间讨论完全迷人的四夸克粒子 | 摄影：楼新愁
问：CMS合作组的几个人想出了一个想法，一起分析CMS数据，并将结果写成文档供CMS组讨论并最终确定？
答：这是一个漫长的过程，甚至可能需要几年的时间。 研究团队必须定期向CMS合作组内汇报研究进展，并将数据分析工作的所有细节写入笔记中。 当研究达到一定阶段后，可以在合作组内申请正式的预审报告（Pre-talk）。 通过预审后才能成为合作组认可的研究课题，您将获得代表该课题的代表。 序列号。 同时，合作小组将由3至5名该领域的专家组成，对研究工作的细节进行审查，并不断地找茬，直到他们都满意并且无法再找茬为止，然后他们将给予“给分析团队开了绿灯。 此时，分析组将在合作组中做出正式的最终评审报告（谈话）。 最终审核通过后，可在国际会议上向外界公布结果。 接下来叫board，就是把要提交给杂志社的论文初稿向整个合作组（3000人以上）开放，让更多的人可以找茬、提问题。 当所有这些问题都解决之后，就进入了最后阶段。 合作组将安排多位资深专家召开专题会议，最终通读论文初稿进行最后检查。 通过期末后，你终于可以向外界投稿了，但与其他自然科学领域的学者类似，你仍然要面对与杂志审稿人一轮轮问答的常规流程。
上面只列出了几个主要的大步骤，中间还夹杂着很多其他的小步骤，一个接一个。 根据研究主题的不同，总数最多可达20多个步骤。
发现完全迷人的四夸克态家族有何意义？
从左至右：安海鹏、胡震、易凯、王庆、陈鑫
相关文献
[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。
