顶夸克是最重的已知基本粒子，质量约为184倍氢原子核，寿命极短（约10-25秒）。传统理论认为其寿命太短无法形成束缚态。13日，记者从山东大学了解到，该校李海峰教授团队参与的ATLAS（超环面仪器）实验发现了顶夸克—反顶夸克束缚态，即“顶夸克偶素”，并以8倍标准偏差的显著性确认其存在。这一发现颠覆了粒子物理教科书认知，被国际学界视为30年来顶夸克物理最重要的成果之一。相关研究成果发表在学术期刊《物理学进展报告》上。
ATLAS实验是欧洲核子研究中心大型强子对撞机上的四大主要国际合作实验之一，旨在探索粒子物理的前沿问题，包括山东大学在内的多个中国研究团队深度参与其中。
“自然界有6种夸克，其中一种叫顶夸克，质量最重。”李海峰向科技日报记者解释，之前科学界认为一个顶夸克和一个反顶夸克不能形成束缚态，但现在科学家通过实验看到了束缚态，这颠覆了传统认知。值得注意的是，顶夸克偶素的尺寸约为0.01飞米（即10-17米），是目前发现的最小束缚态。
李海峰带领课题组分析了ATLAS实验获取的质子与质子对撞数据，在海量的本底事例中挑选出信号事例。该工作的难点是要处理系统误差，其共有200多个系统误差。他们完成了事例判选、误差估计、统计分析等实验步骤，得出最终结果。顶夸克偶素的发现也标志着自然界所有的夸克偶素都已经被实验发现。