中国团队证明“胶球”存在

北京时间8月6日，北京正负电子对撞机上的北京谱仪Ⅲ（BESⅢ）实验国际合作组在巴西举行的国际高能物理大会上，以特别大会报告的形式宣布，经过15年的持续研究，BESⅢ实验已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。

中国科学院高能物理研究所研究员黄燕萍表示，这一发现不仅为“量子色动力学”理论提供了决定性验证，同时也表明了一类纯由“力”构成的全新物质形态——胶球的存在。

胶球的物理特性与理论背景

在原子核内部的极微观世界中，质子和中子由夸克组成，而夸克之间通过胶子传递强相互作用力。与不具备自我吸引能力的光子不同，胶子之间会相互吸引，从而可能“抱团”构成一种纯由“力”构成的全新粒子，即胶球。

在描述强相互作用的物理学理论“量子色动力学”中，胶球是唯一一种由“力的传播子”构成的粒子，具有极其重要的理论地位。由于半个世纪以来实验一直未能找到胶球，其是否存在曾是该理论至关重要的检验点，也是一项悬而未决的重大科学问题。

实验研究进展与证据链构建

寻找胶球是北京正负电子对撞机几十年来首要的物理目标之一。由于北京正负电子对撞机能大量产生J/psi粒子，且该粒子在衰变成更轻粒子过程中有利于胶球的产生，因此成为寻找胶球的最佳途径之一。

  • 初步发现：2011年，BESⅢ合作组在J/psi的衰变产物中发现了疑似胶球的新粒子X(2370)。
  • 关键测定：2024年，研究人员利用100亿个J/psi粒子，测定了X(2370)的自旋和宇称量子数，发现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。
  • 最新突破：由南京大学教授金山和中国科学院高能物理研究所研究员黄燕萍共同领导的研究团队，近期发现了多个X(2370)粒子的新衰变模式，并首次测出了其关键的“身份特征”——“味单态”性质。

黄燕萍指出，“味单态”性质是胶球最重要特性之一。