核心进展：证实胶球存在

8月6日，北京正负电子对撞机上的北京谱仪III（BESIII）国际合作组在国际高能物理大会上宣布，经过15年的持续攻关，首次用完整证据链证实了胶球的存在。研究确认，此前发现的新粒子X(2370)的主要成分很可能就是物理学界寻找了近半个世纪的“胶球”。中国科学院高能物理研究所表示，这是近五十年来胶球寻找工作中最明确的实验结果。

背景知识：什么是胶球

在微观世界中，原子核由质子和中子组成，而质子和中子由夸克组成。夸克之间通过胶子传递强相互作用力，将彼此紧密束缚。与光子不同，胶子自身携带“色荷”属性，能够相互吸引、彼此纠缠。根据描述强相互作用的“量子色动力学”理论预言，胶子可以彼此结合，形成一种主要由胶子组成、不含价夸克的全新粒子，即“胶球”。胶球被认为是唯一一种由“力的传播子”构成的物质形态。

研究过程与证据链构建

由于胶球产生后会迅速衰变且可能与普通夸克—反夸克粒子发生混合，实验寻找难度极大。北京正负电子对撞机能够大量产生J/ψ粒子，其衰变过程被公认为寻找胶球的最佳途径之一。

  • 初步发现：2011年，BESIII合作组在J/ψ粒子的衰变产物中发现了新粒子X(2370)，当时被怀疑为胶球。
  • 量子数测定：2024年，研究团队利用100亿个J/ψ粒子样本，精确测定了X(2370)的自旋和宇称量子数，结果与理论预言完全一致。
  • 关键特性确认：近期，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X(2370)的多个新衰变模式，并首次测出其具有“味单态”性质。由于胶球由纯胶子构成，不含不同“味道”的夸克，因此“味单态”是其最重要特性。

科学影响与意义

通过构建从质量、量子数到“味单态”的完整实验证据链，BESIII实验证实了X(2370)的胶球身份。黄燕萍表示，这一结果不仅清晰验证了“胶子能够自我结合形成新型物质”的重大理论预言，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。