大国重器首次证实“胶球”存在！解开困扰学术界近半个世纪的谜题

◎ 科技日报 记者 陆成宽

记者从中国科学院高能物理研究所获悉，北京正负电子对撞机上的北京谱仪III（BESIII）国际合作组6日在国际高能物理大会上宣布： 历经15年持续攻关，他们首次用完整证据链证实了胶球的存在，解开了困扰学术界近半个世纪的谜题。 这一发现不仅为描述强相互作用的核心理论提供了决定性验证，更揭示了一类全新的物质形态，即纯粹由“力”构成的物质。

要理解这一发现，还得从原子核说起：它由质子和中子组成，质子和中子内部还有更基本的粒子——夸克。夸克之间通过 胶子 传递强相互作用力，将彼此紧密束缚在一起。然而， 胶子 不仅负责传递力，自身还会相互吸引、彼此纠缠。因此， 胶子 之间有可能聚集在一起，形成一种全新的粒子，也就是胶球。 在描述强相互作用的“量子色动力学”理论预言，胶球是唯一一种由“传递力的粒子”构成的粒子。但半个世纪以来，科学家一直没能在实验中找到它。

图片来源：中国科学院高能物理研究所 北京正负电子对撞机能够大量产生J/ψ粒子，这种粒子的衰变过程被公认为寻找胶球的最佳途径之一。2011年，BESIII国际合作组在J/ψ粒子衰变产物中发现了一个新粒子X(2370)。当时，它就被怀疑可能是人们寻找已久的胶球。经过13年的努力，2024年他们首次利用100亿个J/ψ粒子样本，精确测定了X(2370)粒子的自旋和宇称量子数，结果与理论预言完全一致，迈出了确认其真身的关键一步。

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，又取得了决定性进展。 他们不仅发现了X(2370)的多个新衰变模式，还首次测出了它具有“味单态”性质，而“味单态”是胶球的最重要特性。 质子、中子等普通粒子含有不同“味道”的夸克，而胶球由纯 胶子 构成，不含任何“味道”信息，正属于“味单态”。

至此，BESIII实验用十五年时间， 构建起从质量、量子数到“味单态”的完整证据链，证实X(2370)就是物理学家寻找了近半个世纪的胶球。

黄燕萍表示， 这是近五十年来，胶球寻找工作中最明确的实验结果， 不仅清晰验证了“ 胶子 能够自我结合形成新型物质”这一重大理论预言，也展示了北京正负电子对撞机在研究强相互作用方面的独特优势。

来源： 科技日报

编辑：宋慈

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