J粒子

1974年11月10 日，是一個不平常的星期天。這一天，美籍華裔物理學家丁肇中教授所領導的小組，在美國紐約州阿普頃國立布魯海文實驗室裏，發現了一種新的基本粒子。

雖然人們近些年來不斷髮現新的基本粒子，然而，丁肇中此次發現的新粒子十分獨特，它是不帶電的，而且壽命比近些年來相繼發現的新粒子長1000倍——儘管在常人看來它也極其“短命”，只能活0.00000000000000000001秒。

這是一種新的重介子，丁肇中把它命名為“J”粒子。

也就在這個星期天的上午9時20分,從美國加利福尼亞州帕洛阿爾託的斯坦福直線加速器那裏,也傳出了“發現新粒子”的消息。那是美國科學家裏奇特領導的小組發現的，有趣的是，這個新粒子也是重光子，壽命同樣很長。裏奇特小組把它命名為ψ粒子。

這兩個新發現震驚了美國科學界。經過仔細比較，科學家們發現J粒子和ψ粒子是同一種粒子。為了紀念丁肇中小組和裏奇特小組的功績，這種新粒子被重新命名為J/ψ粒子。

1976年，丁肇中和裏奇特由於發現了J/ψ粒子而榮獲諾貝爾物理學獎。

J粒子的發現，在物理學界掀起了軒然大波，使實驗物理學家和理論物理學家都大為驚異。瑞典皇家科學院的艾克斯教授説：這是基本粒子研究方面最偉大的發現，它已經改變了世界各地所有實驗室的工作狀態。由於這項發現，各實驗室將尋找這一領域帶來的物質新形式。當年出版的《新聞週刊》説：“J粒子的發現，是基本粒子科學的重大突破，對於近半個世紀以來物理學家努力尋找解釋的自然4種力的作用，具有重大意義和貢獻。”美國麻省理工學院院長傑米韋森説：“丁肇中教授的研究，為人類開拓了宇宙未知的領域，使基本粒子物理邁進了一個新的境界。”1975年2月14日，美國總統福特還寫信給丁肇中，對他的光輝成就表示祝賀。

在一個炙熱的量子色力學物質中假如温度非常高的話J/ψ介子和它的激發態可能會熔化。這是被預言的夸克-膠子等離子體形成的一個跡象。截至2011年，歐洲核子研究組織的超級質子同步加速器（SPS）、布克海文國家實驗室的相對論重離子對撞機（RHIC）以及歐洲核子研究組織的大型強子對撞機（LHC）做的重離子實驗都觀察到了這樣的事實：重離子碰撞中產生的J/ψ比由核子對撞的簡單疊加所計算出的產額要小，這一現象的原因還在探討之中。其原因是要計算有多少J/ψ介子熔合了首先需要知道碰撞之初有多少J/ψ產生了，同時夸克膠子等離子體中也可能有J/ψ介子產生。因此在碰撞初始狀態中還有許多未知數。

也有理論認為，這個過程在超級質子同步加速器中不是導致J/ψ介子的消失，而是導致其生產。由於夸克膠子等離子體中眾多粲夸克的存在，更多J/ψ介子會產生。此外含粲的B介子（ {\displaystyle B_{c}} {\displaystyle B_{c}}介子）也可能提供夸克自由運動的跡象。

由於OZI規則J/ψ介子的強子衰變很少。這個效應大大延長了該粒子的壽命。因此它的衰變寬度僅為93.2±2.1千電子伏特。因此J/ψ介子的電磁衰變能夠與強子衰變競爭。