北京正负电子对撞机证「胶球」存在 解物理谜题

2026-08-07 05:16:20
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【大公报讯】记者刘凝哲北京报道:北京时间8月6日,北京正负电子对撞机上的北京谱仪Ⅲ实验(BESⅢ)国际合作组在巴西举行的国际高能物理大会上宣布:经过15年的持续研究,BESⅢ实验建立了证明胶球存在的完整证据链,解开了困扰学术界近半个世纪的「胶球存在之谜」。

原子核由质子和中子组成,质子和中子又由夸克组成。夸克之间靠胶子传递强相互作用力,就像光子传递电磁相互作用力一样。但胶子的特别之处在于,光子不会自己吸引自己,而胶子却会。因此,胶子之间有可能相互吸引,形成一种全新的粒子──胶球。在描述强相互作用的物理学理论「量子色动力学」里,胶球是个极其重要的预言,因为它是唯一一种由「力的传播子」构成的粒子。然而,半个世纪以来,实验上一直未能找到胶球。

北京正负电子对撞机能够大量产生J/psi粒子,理论上J/psi的衰变过程非常有利于胶球的产生,而胶球的实验寻找也是北京正负电子对撞机几十年来的首要物理目标之一。2011年,BESⅢ合作组在J/psi的衰变产物中发现了一个新粒子X(2370),疑似为胶球。他们于2024年首次利用100亿个J/psi粒子测定了X(2370)的自旋和宇称量子数,其质量与格点量子色动力学对相同量子数胶球的理论预言完全一致。

最近,由南京大学金山教授和中国科学院高能物理研究所黄燕萍研究员共同领导的团队发现了多个X(2370)粒子新衰变模式,并且首次测出了它的又一项关键「身份特征」─「味单态」性质,这是胶球的最重要特性。至此,BESⅢ实验通过历时15年的一系列研究,建立了从质量、量子数到「味单态」的完整实验证据链,证实X(2370)的主要成分正是物理学家找了近半个世纪的胶球。