平均22歲!國科大教授帶領本科生發現新粒子
3月16日，高能物理領域的頂級學術會議——莫裡翁會議在意大利拉蒂勒舉行，壹個年輕的東方面孔吸引了全場目光。只見她從容站在台前，打開16頁的PPT，沉穩地宣布，他們發現了全新粒子——單電荷雙粲重子Ξcc+。
會場掌聲雷動。這是歐洲核子研究中心（CERN）大型強子對撞機上底誇克（LHCb）實驗探測器升級後發現的首個新粒子，有助於人類深入理解物質的基本組成及其相互作用。
對中國科學院大學（以下簡稱國科大）物理科學學院2025級直博生韓書鈺來說，比掌聲更熱烈的是她的心跳。完成這壹成果的，正是國科大物理科學學院教授何吉波與他帶領的平均年齡僅22歲的本科生團隊，這其中就包括曾是國科大2021級本科生的韓書鈺。
韓書鈺在莫裡翁會議宣布發現單電荷雙粲重子。
尋找“奇異表親”
“單電荷雙粲重子Ξcc+是大家熟知的中子‘奇異表親’。”何吉波告訴《中國科學報》。
按照粒子物理的誇克模型，物質由6種誇克組成：上誇克、下誇克、奇異誇克、粲誇克、底誇克、頂誇克。前3種較輕，後3種較重。介子由2個誇克組成，重子由3個誇克組成，統稱為強子。人們熟知的質子、中子都是重子。
單電荷雙粲重子則由2個粲誇克和1個下誇克組成，其內部結構預期迥異於普通重子，對理解強相互作用和誇克模型等具有特殊意義。
“不同於我們所熟知的中子比質子更重，對於雙粲重子家族而言，電磁力的作用壹反常態地突出。”何吉波解釋稱，這就導致含有較重下誇克的單電荷雙粲重子，反而比含有較輕上誇克的雙電荷雙粲重子輕。
因此，對單電荷雙粲重子Ξcc+的精確測量，將為人類深入理解物質的基本組成及其相互作用力提供關鍵數據。
其實，早在2002年，美國費米實驗室的SELEX實驗組就聲稱已發現單電荷雙粲重子，但世界上各大粒子物理實驗組沒能確認SELEX的結果。包括時任清華大學高能物理研究中心主任的高原寧，利用LHCb實驗對2011年的數據進行搜尋，也是如此。
2015年，何吉波歸國前，在壹次LHCb實驗國際合作組年會期間，和高原寧等喝咖啡時聊起了雙粲重子。由於實驗中已觀測到大量粲強子對事例，說明在大型強子對撞機上雙粲重子的產生不是問題。
“當時沒能觀測到雙粲重子可能是因為搜尋用的不是其主要衰變道。”何吉波說。因此，回國後他主動找到國內理論家幫忙計算雙粲重子的主要衰變道，並於2016年底挑選出最有希望的衰變道。
他和高原寧召集並協調了LHCb中國組的力量，組織每周壹次的會議，對各個關鍵環節及時把關、跟進，尤其在動量標度的標定上花費不少心血。
“這就像測定壹個物體的長度，我們需要先有壹把很准的米尺。”何吉波打了個比方。因此，2017年，當他們首次發現雙電荷雙粲重子時，就將其質量測量精確到萬分之贰。這壹成果入選2017年度中國科學拾大進展。
此後，他又帶領團隊用LHCb實驗2011年至2018年的數據，對單電荷雙粲重子進行搜尋。
“盡管使用了當時的所有數據，我們也只看到了單電荷雙粲重子的跡象。”何吉波回憶道。直到2019年，大型強子對撞機停機檢修，LHCb實驗探測器進行升級，他們的物理數據分析工作按下暫停鍵。
雖然實驗數據采集中止，但何吉波不敢懈怠。要想在新探測器采集的浩瀚數據中盡快“抓出”單電荷雙粲重子，需要提前做好准備工作，也需要更多後備力量的支持。而這次，他將目光投向本科生。
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會場掌聲雷動。這是歐洲核子研究中心（CERN）大型強子對撞機上底誇克（LHCb）實驗探測器升級後發現的首個新粒子，有助於人類深入理解物質的基本組成及其相互作用。
對中國科學院大學（以下簡稱國科大）物理科學學院2025級直博生韓書鈺來說，比掌聲更熱烈的是她的心跳。完成這壹成果的，正是國科大物理科學學院教授何吉波與他帶領的平均年齡僅22歲的本科生團隊，這其中就包括曾是國科大2021級本科生的韓書鈺。
韓書鈺在莫裡翁會議宣布發現單電荷雙粲重子。
尋找“奇異表親”
“單電荷雙粲重子Ξcc+是大家熟知的中子‘奇異表親’。”何吉波告訴《中國科學報》。
按照粒子物理的誇克模型，物質由6種誇克組成：上誇克、下誇克、奇異誇克、粲誇克、底誇克、頂誇克。前3種較輕，後3種較重。介子由2個誇克組成，重子由3個誇克組成，統稱為強子。人們熟知的質子、中子都是重子。
單電荷雙粲重子則由2個粲誇克和1個下誇克組成，其內部結構預期迥異於普通重子，對理解強相互作用和誇克模型等具有特殊意義。
“不同於我們所熟知的中子比質子更重，對於雙粲重子家族而言，電磁力的作用壹反常態地突出。”何吉波解釋稱，這就導致含有較重下誇克的單電荷雙粲重子，反而比含有較輕上誇克的雙電荷雙粲重子輕。
因此，對單電荷雙粲重子Ξcc+的精確測量，將為人類深入理解物質的基本組成及其相互作用力提供關鍵數據。
其實，早在2002年，美國費米實驗室的SELEX實驗組就聲稱已發現單電荷雙粲重子，但世界上各大粒子物理實驗組沒能確認SELEX的結果。包括時任清華大學高能物理研究中心主任的高原寧，利用LHCb實驗對2011年的數據進行搜尋，也是如此。
2015年，何吉波歸國前，在壹次LHCb實驗國際合作組年會期間，和高原寧等喝咖啡時聊起了雙粲重子。由於實驗中已觀測到大量粲強子對事例，說明在大型強子對撞機上雙粲重子的產生不是問題。
“當時沒能觀測到雙粲重子可能是因為搜尋用的不是其主要衰變道。”何吉波說。因此，回國後他主動找到國內理論家幫忙計算雙粲重子的主要衰變道，並於2016年底挑選出最有希望的衰變道。
他和高原寧召集並協調了LHCb中國組的力量，組織每周壹次的會議，對各個關鍵環節及時把關、跟進，尤其在動量標度的標定上花費不少心血。
“這就像測定壹個物體的長度，我們需要先有壹把很准的米尺。”何吉波打了個比方。因此，2017年，當他們首次發現雙電荷雙粲重子時，就將其質量測量精確到萬分之贰。這壹成果入選2017年度中國科學拾大進展。
此後，他又帶領團隊用LHCb實驗2011年至2018年的數據，對單電荷雙粲重子進行搜尋。
“盡管使用了當時的所有數據，我們也只看到了單電荷雙粲重子的跡象。”何吉波回憶道。直到2019年，大型強子對撞機停機檢修，LHCb實驗探測器進行升級，他們的物理數據分析工作按下暫停鍵。
雖然實驗數據采集中止，但何吉波不敢懈怠。要想在新探測器采集的浩瀚數據中盡快“抓出”單電荷雙粲重子，需要提前做好准備工作，也需要更多後備力量的支持。而這次，他將目光投向本科生。
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