物理学家用AI改写教科书！质子中发现新的夸克，可能性高达99.7%

用机器学习搞出的新发现，要改写物理教科书了？ 长久以来，质子内都被认为有 3个夸克 ，具体来说是2个上夸克和1个下夸克。 但根据Nature最新一篇论文，以后恐怕要改了： 5个。 再加上一对 粲夸克 （Charm Quark） 和 反粲夸克 。 按照现有理论，已知的夸克共有6种，上、下、顶、底、奇和粲，每一种又有对应的反夸克。 但除了上夸克和下夸克外，后面四种因质量太大所以不稳定，一般认为很快就会衰变。 但是这一次，欧洲核子研究组织 （CERN） 的科学家却表示：

发现了质子内部长期存在一对粲夸克-反粲夸克的有力证据。 而且这个证据，还是用 机器学习 方法找到的。

先简单介绍一下粲夸克，它是第4种被发现的夸克，排在上、下和奇之后，符号为c。 它的质量1.27 GeV/c 2

从80年代开始，就有人猜测质子内部可能存在一对正反粲夸克对，但40年来一直找不到靠谱的证据。 直到这一次， NNPDF合作组织 （The NNPDF Collaboration） 使用了与以前都不同的方法。 他们没有事先对质子结构做特定假设，而是使用了机器学习—— 把由所有6种夸克排列组合出来的假想质子结构全都考虑进去，再与这数十年来各大对撞机超过 50万次 真实粒子对撞实验数据做比较。 终于发现“质子约0.5%的动量来自正反粲夸克对”的证据，精度达到3个标准差。 也就是说 如果质子中不包含一对正反粲夸克，那么只有0.3%的可能性得到这个结果 。 从此以后，再画物质结构示意图，大概就要改成这样了。 说起粲夸克研究，在粒子物理学史上还挺一波三折的。 1974年， 丁肇中 领导的布鲁克海文实验与斯坦福线性加速中心两组人马，各自独立发现了包含一对粲夸克和反粲夸克的J/ψ介子。 这次发现对粒子物理产生重大影响，史称物理学中的“十一月革命”。 两年后，丁肇中与斯坦福的Burton Richter共享了诺贝尔物理学奖。 从这之后，对粲夸克的研究开始多了起来。 到了1980年，欧洲核子研究中心CERN的一项试验暗示质子内部也可能存在一对粲夸克和反粲夸克，称为 内在粲夸克 （Intrinstic Charm） 。 但这项试验结果吧，不够精确，不足以说明问题。 后来许多不同团队跟进研究，提出不同的质子模型再用实验数据验证，又产生了相互矛盾的结果。 40年来，学术界对研究粲夸克的兴趣是忽高忽低，谁也没能拿出有力证据。 直到这一次，在机器学习新方法帮助下终于取得突破，找到内在粲夸克存在的证据。 有不少物理学家认为，这个结果对之后再做粒子对撞实验都会产生不小的影响……