【科学未解之谜】看点1-4：月球的二次撞击假说
导语
北京玉泉路地下30米，一条形如巨型羽毛球拍的隧道里，正负电子以接近光速的速度迎面撞上。每一次撞击，都会在700多吨重的探测器核心处留下一串粒子的轨迹。
2026年8月6日，巴西纳塔尔，第43届国际高能物理大会。南京大学教授金山站上讲台，向全球物理学界宣布：困扰学术界近半个世纪的胶球存在之谜，终于被解开了。
这不是某个天才的灵光一闪。这是一场历时近40年、跨越五代科研人的接力——从理论预言的提出，到两代加速器、三代探测器的持续升级，再到15年如一日的数据分析。
一、一个“不可能”的预言
要理解这个发现的意义，得先回到原子核内部。
原子核由质子和中子组成，质子和中子又由更基本的夸克构成。夸克之间靠胶子传递强相互作用力——胶子的英文名“gluon”源自“glue”（胶水），它们就像胶水一样把夸克黏在一起。
但胶子有一个极其特殊的性质：光子（传递电磁力的粒子）不会自己吸引自己，胶子却会。1972年，物理学家哈拉尔德·弗里奇与默里·盖尔曼引入色荷概念，开启了量子色动力学的理论构建；1973年该理论正式确立后，学界很快推导出一个重要推论——胶子可以通过自相互作用形成不含夸克的稳定束缚态，即胶球。
这意味着什么？意味着“力”本身可以凝聚成物质。在量子色动力学的预言中，胶球是唯一一种由“力的传播子”构成的粒子。这个推论与量子电动力学截然不同——光子永远不可能形成自相互作用的束缚态。
然而，预言提出后的近半个世纪里，实验上始终未能找到胶球。胶球到底存不存在，成为对量子色动力学理论至关重要的检验。
[IMG:1]二、从“七上七下”到世界领先
寻找胶球需要特殊的实验条件。理论上，J/ψ粒子的衰变过程非常有利于胶球的产生，被公认为寻找胶球的最佳途径之一。而J/ψ粒子，恰好可以在正负电子对撞机中大量制造。
北京正负电子对撞机（BEPC）的诞生并不顺利。据公开资料，该项目曾经历“七上七下”的坎坷。1984年10月7日，在邓小平同志的直接关怀下，BEPC正式奠基。1988年10月16日，中国第一台高能加速器实现了首次正负电子对撞。
但真正的转折发生在2004年。BEPC启动了重大改造工程（BEPCII），采用当时世界上最先进的双环交叉对撞技术，将正负电子对撞的束团数目从1对增加到93对，亮度提升约100倍。2008年改造完成后，BEPCII成为陶-粲能区世界领先的对撞装置。
探测器同样经历了三代升级。北京谱仪I（BESI）随对撞机于1988年建成，此后历经BESII、BESIII两次迭代。BESIII探测器重达700多吨，包裹在对撞点周围，像一台超高清CT机，记录每一次对撞产生的无数粒子的轨迹和能量。截至目前，BESIII已累计采集超过100亿个J/ψ事例，成为陶-粲能区无可争议的世界领导者。
中国科学院院士、高能所原所长王贻芳将这一切概括为：“五代科研人、两代加速器、三代探测器的接力。”从朱洪元院士算起，其学生黄涛为第二代，黄涛的学生金山为第三代，黄燕萍为第四代，还有更年轻的科研人员为第五代。
[IMG:2]三、15年，一条完整的证据链
2006年，黄燕萍进入高能所时，BESIII尚在升级。她的导师金山当时便确立了寻找胶球的目标。
2009年，团队拿到J/ψ粒子的数据后，连轴转地“跑”数据，很快在质量谱上发现了X(2370)这个新粒子。但发现一个粒子，和证明它就是胶球，之间隔着巨大的鸿沟。
真正的硬仗从2011年开始。测定X(2370)的量子数——自旋和宇称——耗时整整13年。“由于本底高达50%，我们屡屡受挫。”黄燕萍回忆。最终，团队提出了一种全新的、几乎无本底的衰变道，并将四维分析简化为三维，才在2024年成功测出X(2370)的自旋和宇称。其质量与格点量子色动力学对相同量子数胶球的理论预言完全一致。
但这还不够。最近，由金山和黄燕萍共同领导的团队又取得了决定性进展：他们发现了X(2370)的多个新衰变模式，并首次测出了它的“味单态”性质。
“味单态”是胶球最重要的身份特征。质子、中子等普通粒子都含有不同“味道”的夸克（上夸克、下夸克、奇异夸克等），而胶球由纯胶子构成，不含任何“味道”信息。成功测定X(2370)的“味单态”性质，意味着从质量、量子数到味单态的完整实验证据链正式闭环。
金山说，从2009年第一次在数据里看到X(2370)的信号，到最终证明它真的是胶球，他们花了15年。
在这15年里，整个BESIII合作组——来自15个国家、96个研究机构的约700名科学家——经历了无数次的讨论、质疑和挑战。
[IMG:3]四、“纪念碑级的成就”
成果公布前，团队曾组织国内理论专家进行了5次小型内部讨论会。中国科学院院士、北京大学教授赵光达参与了全过程：“目的是挑毛病，检查实验中是否存在问题。我本人一直保持谨慎态度，要防止出错，必须每一步都真正落实。”
最终，没有发现任何疑点。赵光达认为，实验所有过程都说明胶球是X(2370)的主要成分。
国际同行的评价更为直接。《科学》杂志邀请的两位国际同行中，一位称之为“纪念碑级的成就”（monumental achievement），另一位用了“在所有方框中打钩”（ticking all the boxes）的说法——意思是团队已满足了证明胶球存在的所有条件。《自然》杂志也邀请了两位国际同行点评，认为结果是“令人信服的”（convincing）。
高能所研究员黄涛见证了这项成果从理论到实验的全过程。他说，量子色动力学建立至今已有50年，胶球是该学科最重要的预言之一。“但物理学界此前一直没有找到胶球，而现在我们找到了。它为量子色动力学基本理论的正确性又提供了一个证据。”
五、卓越需要时间
胶球的发现，对中国基础科学研究提供了一个意味深长的启示。
王贻芳说：“完成这件事花了近40年，非常不容易。这期间，不少科研人员做了一半不做了，也有很多人觉得太难不愿意做。一件事能够坚持做近40年，是从事基础科学研究的正确态度。”
他也直言，对卓越的基础研究应该实行稳定支持，让大家能够心无旁骛地把最重要的工作做出来，避免追求短平快。过去40年里，BEPC也经历过非常艰难的时刻。
黄燕萍表示，这是近50年来胶球寻找工作中最明确的实验结果，不仅清晰验证了“胶子能够自我结合形成新型物质”这一重大理论预言，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。
目前，相关论文已以预印本形式发表，正处于同行评审阶段。但无论评审结果如何，一个持续了近半个世纪的物理学谜题，已经在北京地下30米处找到了答案。
力，确实可以构成物质。
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