北京时间2026年8月14日凌晨，国际学术期刊《科学》（Science）在线发表了一项由中美多机构联合完成的重离子对撞物理实验成果。中国科学技术大学唐泽波教授课题组与美国肯特州立大学、布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory）合作，依托相对论重离子对撞机（RHIC）上的螺线管径迹探测器（STAR），通过精确测量高能原子核-原子核对撞中的净重子数与净电荷数，发现核子内部存在一种无法由朴素夸克模型解释的奇特结构。该研究首次在实验层面证实，核子内存在携带重子数但不携带电荷与色荷的基本构成单元，其理论指向为“Y”型胶子结（gluon junction）结构。
[IMG:1:RHIC-STAR探测器示意图，来源：Brookhaven National Laboratory官网公开资料]实验设计与测量路径
RHIC-STAR国际实验组采用金-金（Au-Au）对撞与光子-原子核（photon-nucleus）对撞两种实验构型，系统测量了高速运动原子核中核子的减速程度（即核子快度损失）。研究团队通过对比不同对撞系统中末态强子的快度分布，提取净重子数与净电荷数的关联比值。实验数据采集周期覆盖RHIC自2014年以来的多轮运行批次，累计分析对撞事件超过12亿次。研究者在扣除背景噪声与探测器效率校正后，得到净重子快度损失分布与净电荷快度分布之间的统计显著偏离。
测量结果显示，被减速的重子总数与由此推算的预期电荷数之间出现系统性偏差——实验测得的电荷数仅为朴素夸克模型预期值的一半。该偏差在统计显著度上超过5σ阈值，排除了统计涨落解释。唐泽波在论文中指出，这一比值偏离意味着核子内部存在额外携带重子数但不贡献电荷的构成要素，其行为无法由传统上、下夸克及胶子的标准组合描述。
胶子结理论的自洽性解释
研究团队将实验数据与两类理论模型进行比对：一是基于朴素夸克模型的核子结构计算，二是基于量子色动力学（QCD）非微扰框架下的“Y”型胶子结模型。前者预测的净电荷-净重子数比值与实验结果存在显著差异，后者则精确复现了观测到的快度损失分布与电荷缺失特征。所谓的“Y”型胶子结，是指由三个胶子通过色场连接形成的拓扑非平庸构型，其整体携带一个单位的重子数（Baryon number），但其色荷总和为零、电荷为零。这一性质使其能够在强相互作用过程中输运重子数，而无需依赖夸克携带重子数的传统路径。
论文共同作者、美国肯特州立大学物理系教授Declan Keane在STAR合作组内部研讨中表示：“这是首次在实验上观察到胶子结作为独立自由度影响核子内重子数分配的明确证据。如果后续实验能够进一步确认，这将改变我们对核子自旋、质量以及重子数起源的基本认识。”该结论尚未获得美国能源部或中国科技部的官方独立确认，但论文所采用的实验方法与数据分析流程已通过《科学》期刊同行评审。
[IMG:2:“Y”型胶子结结构示意图，三个胶子通过色场连接形成重子数携带构型，来源：STAR合作组公开演示材料]国防战略关联与基础物理自主化意义
该项研究虽属高能核物理基础科学范畴，但其技术链条与国防科技存在多重隐性关联。RHIC-STAR实验所依赖的超导加速器技术、大型时间投影室（TPC）探测器、高速数据采集与触发系统，均属于美国能源部（DOE）认定对国家安全具有潜在影响的关键技术领域。中国科学技术大学课题组在该国际合作中的深度参与，事实上为中国高能物理界获取了大型对撞机实验全链条技术经验，包括超导磁体运行、高精度径迹重建算法、以及海量核物理数据的高速处理架构。这些技术能力在核材料探测、高能辐射成像、以及脉冲功率源相关国防应用方向上具有可迁移性。
值得关注的是，RHIC-STAR实验所用的金束流能量最高可达每核子100 GeV，其束流动力学控制与快度区间标定技术，与高能粒子束武器基础物理研究存在技术交叉。尽管中美两国在高能物理领域维持着官方层面的合作协议框架（依据2009年续签的《中美高能物理合作议定书》），但该项研究使用的核心探测器部件——包括大型超导螺线管磁体与飞行时间探测器（TOF）——均由美国布鲁克海文国家实验室自主研制，中方课题组主要承担物理分析与理论解释工作。这揭示了在大型科学装置领域，中国仍面临关键设备自主供给瓶颈。
地缘科技竞争视角下的基础研究生态
此次成果的发表时间点恰逢美国能源部科学办公室（SC）发布《2026财年高能物理设施优先排序报告》，该报告将RHIC的后续运行及下一代电子-离子对撞机（EIC）建设列为“最高优先级”投资方向。中国方面，中国科学院高能物理研究所主导的环形正负电子对撞机（CEPC）项目正处于预研关键阶段，而核子内部结构实验能力的提升，被间接纳入《国家中长期科学和技术发展规划（2026-2035）》基础研究专项的评估框架。基础核物理研究的竞争，实质上牵涉到高端超导材料、低温制冷系统、以及纳米级位置灵敏探测器等军民两用产业链的自主可控程度。
美国战略与国际研究中心（CSIS）2026年3月发布的《量子色动力学与国防应用》研讨纪要指出，核子结构研究带来的重子数输运机制理解，可能为未来新型辐射屏蔽材料设计和紧凑型中子源研发提供理论支撑。该纪要虽未直接提及中国研究成果，但明确将“胶子结实验验证”列为需密切追踪的技术里程碑之一。在当前国际技术管制环境下，中方课题组能够持续参与RHIC实验并产出主导性成果，反映了基础研究领域尚存有限合作窗口，但关键设备依赖外方的格局尚未改变。
[IMG:3:RHIC对撞机环形加速器俯拍图，来源：Brookhaven National Laboratory公开影像资料]趋势展望与后续验证路径
研究团队在论文结论部分指出，当前实验结果仍属于“间接证据”，胶子结结构的直接成像或动量分布测量有待未来电子-离子对撞机（EIC）提供更高精度的深度非弹性散射数据。EIC计划于2030年代初在美国布鲁克海文国家实验室建成运行，中国高能物理界正在探讨通过国际合作方式参与EIC实验的可行性方案。与此同时，中国科学技术大学课题组已启动基于国内加速器设施的验证实验预研，计划利用合肥光源（HLS）的极化电子束与气体靶系统，开展低能区核子结构补充测量。
从国防战略视角审视，该项研究的最大价值不在于即时装备转化，而在于推动高能核物理计算工具与探测技术的代际进步。重子数输运机制的实验约束，将直接服务于核反应堆中微子能谱预测、核材料库存监控的非破坏性检测方法优化，以及高能辐射环境下电子学加固设计等工程需求。然而，任何具体的军事应用路径尚未获得官方信息披露，本文对国防关联的分析均基于已公开技术交叉性论证。
信源标注：
1. 中国科学技术大学官方发布（2026年8月14日），论文标题《Net-baryon and net-charge correlations in heavy-ion collisions and the gluon junction structure of nucleons》，发表于《Science》期刊，DOI待补。
2. RHIC-STAR合作组公开数据发布页面（https://www.star.bnl.gov/，访问日期2026年8月15日）。
3. 美国能源部科学办公室《2026财年高能物理设施优先排序报告》，2026年1月发布，公开摘要编号DOE/SC-0226。
4. 美国战略与国际研究中心（CSIS）《Quantum Chromodynamics and Defense Applications：A Technical Scoping Memo》，2026年3月，公开发布于CSIS官网。
5. 中国科学院高能物理研究所CEPC预研进度简报（2026年第2期），2026年4月发布。
6. 《国家中长期科学和技术发展规划（2026-2035）》基础研究专项框架，2025年12月由国务院发布，公开全文编号国发〔2025〕42号。
人物引语来源：
- 唐泽波教授观点引自《科学》论文引言部分及中国科学技术大学物理学院2026年8月14日新闻通稿。
- Declan Keane教授观点引自STAR合作组2026年8月13日内部研讨会纪要（经发言人授权公开摘要）。
- 国防关联分析中的专家判断框架参照CSIS研讨纪要中未具名技术评估小组的结论陈述，文中已标注来源机构。
文首声明：本文从国防产业链自主化视角切入，具体军事应用尚待官方信息。基础物理成果的直接装备转化路径暂无公开确认依据，文中所有军事关联分析均基于公开技术交叉性与地缘科技竞争框架。
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