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中國實驗破解50年膠球謎題,國際科學家盛讚“實驗壯舉”

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2026-08-10 08:44 | 稿件來源:香港新聞網

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香港新聞網8月10日電 據香港《南華早報》8月9日報道,一項依託中國大型科學裝置完成的粒子物理研究成果近日獲得國際同行高度評價。美國卡內基梅隆大學理論物理學家科林·莫寧斯塔(Colin Morningstar)稱,這項關於膠球的研究是“實驗上的勝利”;以色列特拉維夫大學理論物理學家馬雷克·卡林納(Marek Karliner)則表示,研究團隊“很可能已經找到了答案”。

北京譜儀III探測器。中國科學院高能物理研究所網站資料圖片

據觀察者網報道,這項成果由北京正負電子對撞機上的北京譜儀III(BESIII)國際合作組完成。經過15年持續研究,團隊建立了膠球存在的完整實驗證據鏈,解決了困擾物理學界近半個世紀的重要難題。

卡林納表示,膠球一直是量子理論中最重要的預言之一,但實驗驗證極其困難。“經過這麼多年,他們一步一步完成了專家認可的所有檢驗,這是真正的實驗壯舉。”

他還指出,北京正負電子對撞機在尋找膠球方面具有獨特優勢。與歐洲大型強子對撞機等設備相比,北京正負電子對撞機能够在更“乾淨”的實驗環境中開展精細測量,減少其他粒子信號的干擾,為確認膠球身份提供了重要條件。

膠球,是一種理論上完全由膠子組成的特殊粒子。按照描述強相互作用的量子色動力學理論,膠子負責傳遞將夸克束縛在一起的強相互作用。不同於光子,膠子能够與自身發生相互作用,因此理論上可以相互結合形成只由“力的傳播子”組成的新型物質。

但從20世紀70年代被理論提出以來,膠球始終難以被實驗確認。由於膠球產生後會迅速衰變,同時其信號容易與其他普通粒子混淆,尋找膠球成為粒子物理領域長期未解的問題。

此次突破始於2011年。BESIII合作組在北京正負電子對撞機產生的大量粒子衰變數據中發現了一個新粒子,並將其命名為X(2370),隨後將其列為膠球候選對象。

此後,研究人員持續開展驗證工作,先後測量了X(2370)的質量、自旋和宇稱等關鍵性質,並最終發現其具備膠球的重要特征——“味單態”性質。

“味”是描述夸克類型的一種物理屬性。普通粒子通常含有不同類型夸克,而膠球由純膠子構成,不包含夸克,因此不攜帶“味”信息。最新實驗結果顯示,X(2370)符合這一特征,研究團隊據此建立起從質量、量子數到“味單態”的完整證據鏈。

中國科學院高能物理研究所介紹,北京譜儀III國際合作組由來自15個國家約96個研究機構的約700名科學家組成。相關成果被認為不僅驗證了“膠子能够自我結合形成新型物質”這一重要理論預言,也進一步展示了中國大型科學裝置在基礎物理研究中的能力。

與此同時,科學界認為,這類基礎物理突破的影響通常需要經過長期檢驗,而此次研究本身的重要意義在於,為理解宇宙最基本物質結構提供了關鍵實驗依據。(完)

【編輯:胡雪石】

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