
一种此前仅存在于理论中的全新亚原子粒子——胶子球(glueball),已被科学家证实存在。
在国际高能物理会议(ICHEP)上,南京大学的金山教授代表北京谱仪III(BESIII)合作组宣布,实验团队已确认发现了这种物理学界寻找已久的独特粒子。
什么是胶子球?
强核力是维持原子核稳定的基本相互作用,而传递这种力的媒介粒子被称为胶子(gluon)。通常,胶子与夸克相互作用,将它们束缚在一起形成质子和中子等复合粒子。然而,胶子之间也可以相互作用,理论上它们可以自我“粘合”,形成一种不含夸克、仅由胶子构成的复合粒子,即胶子球。
历时半个世纪的搜寻
尽管物理学理论早就预测了胶子球的存在,但在实际观测中,它极易被北京正负电子对撞机II(BEPCII)等设备产生的大量普通夸克粒子所淹没。因此,在长达近半个世纪的寻找中,科学家们一直未能获得确凿证据。
突破是如何实现的?
2011年,BESIII实验首次探测到一个代号为 X(2370) 的新粒子。虽然它极具胶子球的特征,但当时仍无法排除其他理论解释。
在随后的十多年里,研究团队分析了超过100亿个涉及该粒子的物理反应过程,最终描绘出了 X(2370) 的完整性质画像。相关研究成果于今年7月在线发表。金山教授指出:“没有任何其他理论能够同时解释该粒子所表现出的所有特性。”团队据此确信,X(2370) 就是胶子球。
发现的科学意义
胶子球的确认发现不仅为粒子物理学填补了空白,更为测试强相互作用力理论提供了关键数据。强相互作用力如何产生质量一直是物理学界的一个谜题——因为胶子本身没有质量,但由胶子凝聚而成的胶子球却拥有质量。胶子球的发现,将为解答这一宇宙基本谜题提供决定性的线索。