30年前，粒子物理學(xué)家以發(fā)現(xiàn)底偶素(由正反底夸克構(gòu)成的束縛態(tài))家族的粒子為樂事，這種粒子包含一個底夸克和一個反底夸克，并以不同的能量結(jié)合在一起。此后，研究人員想方設(shè)法地想要確定這些微小而重要粒子的最低能量態(tài)?，F(xiàn)在，美國能源部斯坦福線性加速器中心(SLAC)負責(zé)承擔(dān)巴巴(BaBar)合作實驗的國際合作小組第一次探測與測量出底偶素家族能量最低的粒子ηb。這一令人興奮的突破性成果，將對理解基本粒子的強作用產(chǎn)生重大影響。

　　每個物質(zhì)系統(tǒng)都包含一種“基態(tài)”，即系統(tǒng)任何時候都想獲得的一種最低能量水平，一旦得到就會釋放能量?；鶓B(tài)提供了一個基線，可由此測量出這個粒子其他更高的能量態(tài)，它也是決定夸克如何交互作用與行為基本法則的關(guān)鍵。

　　當(dāng)?shù)卓淇伺c反底夸克被強力拉在一起時，就會形成一個夸克“原子”。這種底夸克“原子”ηb，能激發(fā)至不同的高能態(tài)，從第一激發(fā)態(tài)Y(1S)到更高的Υ(2S)、Υ(3S)等能量態(tài)。

　　為了確定這個基態(tài)，研究人員收集了相關(guān)數(shù)據(jù)，其中包括一個電子與正電子碰撞所創(chuàng)造出的一個處于Υ(3S)態(tài)的底夸克與反底夸克結(jié)合對，反過來他又因發(fā)射出一條γ射線而衰變，留下ηb基態(tài)，接著又衰變成更多的粒子。由于每探測二三千次Υ(3S)衰變，才發(fā)生一次這樣的系列事件，導(dǎo)致研究人員需要收集超過1億次的Υ(3S)態(tài)碰撞，才得以確保對ηb的精確測量。

　　基于自旋在夸克相互作用中的角色，在ηb中，底夸克與反底夸克的運動與Υ(1S)的略有不同，從而在這些粒子間引入具有極小差別的能量。在Υ(1S)與ηb之間，這種輕微的分離，被稱為超精細分離，之前也曾在粲夸克系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)過，但在底夸克系統(tǒng)中被觀測到，這還是首次。超精細分離如此之小，以致于實驗人員不得不花費超長的時間才確定發(fā)現(xiàn)ηb。

　　巴巴實驗物理分析協(xié)調(diào)員、美國愛荷華州立大學(xué)物理學(xué)教授索倫?普萊爾表示，因為底夸克比粲夸克重，給理論物理學(xué)家提供了一個更有力的手段來理解這種現(xiàn)象。矛盾的是，雖然很難探測到最重夸克，并對其進行測量(底夸克為第二重，最重的是頂夸克)，卻能對強作用力的基本屬性作出一些最精確的測量。

　　來自加拿大、法國、德國、意大利、荷蘭、挪威、俄羅斯、西班牙、英國和美國等國家的74個研究機構(gòu)，近500名科學(xué)家和工程師組成的大型國際合作組參與了這一巴巴實驗。合作人員期望，能通過未來幾個月最新數(shù)據(jù)的收集，發(fā)表進一步的研究結(jié)果。