超级计算机对六个夸克粒子存在的预测有望为夸克如何形成物质提供新的见解

日本物理化学研究所(RIKEN)的科学家在最新一期的《物理评论快报》杂志上写道，他们使用超级计算机预测了一种由六个夸克组成的奇怪粒子的存在。最新的研究有望加深科学家对夸克如何结合形成原子核的理解。

夸克是科学家认为再也分不开的基本粒子。目前已知的夸克包括上夸克、下夸克、魅力夸克、奇异夸克、底夸克和顶夸克。由夸克组成的复合粒子称为强子。包括重子(由三个夸克组成，如质子和中子)和介子(由正负夸克对组成)。

长期以来，科学家们一直在思考是否存在一个包含两个重子的系统(对偶子系统)。自然界中只有一个具有——氘的双子系统，它是由一个质子和一个中子组成的氢原子核。此外，在核物理实验中，人们曾经“瞥见”过其他双子系统，但它们很快就消失了。

RIKEN跨学科理论和数学科学项目的Takuya Sugura解释说：“虽然氘是唯一已知的稳定的对偶子系统，但可能会有更多的对偶子系统。研究哪些重子形成对偶子系统，哪些不形成对偶子系统非常重要，因为这为夸克如何形成物质提供了有价值的见解。”

现在，通过计算两个重子(都由三个魅力夸克组成)之间的力，Sugura Takuya和他的同事预测了一种叫做魅力di-Omega的六夸克粒子的存在。

量子色动力学是描述夸克间相互作用的成功理论。然而，重子中夸克之间的强耦合使得量子色动力学的计算非常复杂。加上重子的束缚态，计算变得更加复杂。在最新的研究中，科学家通过大规模数值计算解决了量子色动力学问题。此外，由于计算涉及大量变量，他们使用了两台功能强大的超级计算机：K和北宅，大大降低了计算的成本和时间。

虽然计算复杂，但charm di-Omega是研究重子相互作用最简单的系统。Sugura Takuya的团队现在正在使用日本最强大的超级计算机“Fuyue”研究其他魅力强子，希望能揭示夸克如何结合形成粒子以及什么样的粒子能够存在的奥秘。