 美國能源部所屬費米國家加速器實驗室的科學家們2004年6月18日對外宣布，觀測到亞原子粒子家族中一個沒有預料到的新成員，稱為"重-輕"介子。這一新的介子，是奇異夸克和粲夸克的組合，是有史以來在這個家族中觀測到的最重的介子。
一般說來，介子質量越大，其壽命在衰變成其它他粒子之前越短。但這次情況并不是這樣，這個重介子的壽命比其家族中較輕介子的壽命長3倍。
卡內基梅隆大學（Carnegie Mellon University）物理學家、SELEX實驗的發(fā)言人James Russ說：“強衰變應遵循粒子越重衰變越快的規(guī)則，如同所有其它粒子一樣。而正是這點使沒有遵循此規(guī)則的新粒子變得非常有趣?！?/FONT>
SELEX實驗的副發(fā)言人、費米實驗室的Peter Cooper稱這種反常的發(fā)生無法想象。“這一介子如按強相互作用的正常規(guī)則而發(fā)生作用的話，它應該很快衰變，我們永遠都不會看到。”
另外一個反常是，SELEX實驗還看到這個新的介子常常比預期約高6倍的次數衰變成η粒子（介子家族中一個更為稀少的成員，但已經過很好研究）而不是衰變成預期稱為K介子的粒子。
“這就象一個水桶，低部有一個大洞和一個小洞，” Russ教授說?！耙蚰撤N原因，水從小洞流出比從大洞流出的速度快6倍，某種非同尋常的事情必然在桶內發(fā)生?！?/FONT>
 新介子首次被觀測到擴展了人們對強力在原子核內部作用方式的認識。防止原子核飛散的同一強力還控制粒子的衰變速率。這個新的介子為什么破壞其它介子具有高度可預測性的衰變模型呢？可能還有多少其它的模型呢？
介子往往是屬于短壽命的家族。它們的壽命很短，出現時表現為一定的質量范圍--粒子物理學家們稱為粒子的“寬度”。這個非同尋常的效應--因粒子壽命很短質量不確定--是海森堡（Heisenberg）測不準原理的一個直接結果。
介子由被強力組合在一起的夸克和反夸克組成。大質量夸克如粲夸克與輕夸克（本情況指奇異夸克）的組合提供了一個特別有趣的實驗室，可以對強力進行研究。在重-輕介子中，夸克的運動比在其它介子中簡單--重夸克靜止不動，物理學家只需跟蹤完成這一系統的較輕夸克的運動。
“這個新的粒子表明可能偏離多數介子預期走的軌道，”費米國家實驗室理論物理學家Christopher Hill 肯定地說道?！斑@表明強力某一有趣的新的動態(tài)方面在工作，它打開了費米國家實驗室和世界將來進行許多探索的大門。”
SELEX合作組成員的發(fā)現采用了世界上最高能量粒子加速器，即費米國家實驗室TEV能級加速器上開展的固定靶實驗的數據。SELEX實驗旨在研究質子與銅和金剛石固體靶對撞的結果。1997年SELEX實驗停止取數據，延伸的分析表明這個新的粒子潛藏在他們取的數據里。（上圖為SELEX的實驗布局）
2003年春，三臺不同的正負電子對撞機上的實驗，即SLAC的BABAR實驗、康乃爾大學的CLEO實驗和KEK的BELLE實驗宣布發(fā)現新的一對粲-奇異介子。這些介子在理論上曾預言過，但它們的特性與理論不符。它們的質量很低，低到不能按它們喜歡的方式衰變，所以它們的壽命很長。（右圖為SELEX探測器）
這一新的發(fā)現在2003年宣布后，SELEX合作組開始重新審查自己的結果，尋找更多的η，粒子并確定它們是否存在于更多有趣的組合中。但任何結果在被認為確鑿之前，合作組必須證明它十分了解獨特的光子探測器，以證實那種類型數據的可靠性。SELEX合作組中的幾位俄羅斯合作者對他們建造的探測器進行了艱苦的測試，證明性能良好。
 SELEX合作組的發(fā)現，對介子行為的傳統預言又增加了另外一個反常。已知重-輕介子的對稱預言其它正在進行的實驗如BABAR、CLEO和BELLE以及費米實驗室的FOCUS實驗，都將能夠在他們的數據中看到這個粒子和其它各種伴粒子，進一步增加對強力的認識，豐富SELEX的結果。
合作組已經向物理評論快報提交了一篇描寫結果的論文，題目是《首次觀測窄粲-奇異介子DsJ+(2632)->Ds(eta)+ 和D0K+》。
用粒子物理的標準衡量，SELEX實驗是一項相對小的實驗，由來自世界約21 家機構的125名物理學家組成，其中包括美國6家、俄羅斯4家、南美3家、意大利2家以及土耳其、德國、墨西哥、英國、以色列和中國各1家。（左圖為合作組的部分成員）
高能所科研處制作 內容由侯儒成譯自美國費米國家實驗室網 |
