中国实验破解50年胶球谜题

据报道，一项依托中国大型科学装置完成的粒子物理研究成果近日获得国际同行高度评价。美国卡内基梅隆大学理论物理学家科林·莫宁斯塔（Colin Morningstar）称，这项关于胶球的研究是“实验上的胜利”；以色列特拉维夫大学理论物理学家马雷克·卡林纳（Marek Karliner）则表示，研究团队“很可能已经找到了答案”。

这项成果由北京正负电子对撞机上的北京谱仪Ⅲ（BESIII）国际合作组完成。经过15年持续研究，团队建立了胶球存在的完整实验证据链，解决了困扰物理学界近半个世纪的重要难题。

卡林纳表示，胶球一直是量子理论中最重要的预言之一，但实验验证极其困难。“经过这么多年，他们一步一步完成了专家认可的所有检验，这是真正的实验壮举。”

他还指出，北京正负电子对撞机在寻找胶球方面具有独特优势。与欧洲大型强子对撞机等设备相比，北京正负电子对撞机能够在更“干净”的实验环境中开展精细测量，减少其他粒子信号的干扰，为确认胶球身份提供了重要条件。

北京谱仪Ⅲ探测器 中国科学院高能物理研究所网站

胶球，是一种理论上完全由胶子组成的特殊粒子。按照描述强相互作用的量子色动力学理论，胶子负责传递将夸克束缚在一起的强相互作用。不同于光子，胶子能够与自身发生相互作用，因此理论上可以相互结合形成只由“力的传播子”组成的新型物质。

但从20世纪70年代被理论提出以来，胶球始终难以被实验确认。由于胶球产生后会迅速衰变，同时其信号容易与其他普通粒子混淆，寻找胶球成为粒子物理领域长期未解的问题。

此次突破始于2011年。BESIII合作组在北京正负电子对撞机产生的大量粒子衰变数据中发现了一个新粒子，并将其命名为X(2370)，随后将其列为胶球候选对象。

此后，研究人员持续开展验证工作，先后测量了X(2370)的质量、自旋和宇称等关键性质，并最终发现其具备胶球的重要特征——“味单态”性质。

“味”是描述夸克类型的一种物理属性。普通粒子通常含有不同类型夸克，而胶球由纯胶子构成，不包含夸克，因此不携带“味”信息。最新实验结果显示，X(2370)符合这一特征，研究团队据此建立起从质量、量子数到“味单态”的完整证据链。

中国科学院高能物理研究所介绍，北京谱仪Ⅲ国际合作组由来自15个国家约96个研究机构的约700名科学家组成。相关成果被认为不仅验证了“胶子能够自我结合形成新型物质”这一重要理论预言，也进一步展示了中国大型科学装置在基础物理研究中的能力。

与此同时，科学界认为，这类基础物理突破的影响通常需要经过长期检验，而此次研究本身的重要意义在于，为理解宇宙最基本物质结构提供了关键实验依据。