2026年8月23日
科技

标题中国科学家历经十五年确证胶球存在,揭示力直接构成物质

人类首次证实纯力物质存在!我国学者主导国际合作组 利用北京正负电子对撞机建立证明胶球存在完整证据链:推动人类对物质最深层次结构认知迈入全新时代!

如果我们告诉你,看不见摸不着的“力”,其实可以变成实实在在的物质,你会相信吗?这并非科幻小说的情节,而是刚刚被中国科学家证实的物理现实。在粒子物理学的微观世界里,一种被称为“胶球”的特殊粒子困扰了人类整整五十年。直到最近,依托北京正负电子对撞机,一支中国科研团队终于捕捉到了它的确切踪迹。这一发现不仅解开了一道横跨半世纪的谜题,更让人类对物质构成的认知被刷新。

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这一成果源自南京大学教授金山与中国科学院高能物理研究所研究员黄燕萍共同领导的团队。他们在8月初于巴西纳塔尔举办的第43届国际高能物理大会上正式宣布,已证实胶球的存在。简单来说,胶球完全由胶子组成,而不包含通常构成物质原子的夸克。这与我们熟知的原子形成方式截然不同:在量子电动力学中,光子之间没有相互作用,无法形成束缚态;但在描述强相互作用的量子色动力学中,胶子之间存在复杂的自相互作用,能够“抱团”形成纯由力构成的物质。

一场耗时十五年的数据“淘金”

从第一次在数据中看到异常信号,到最终确证这就是胶球,中国科学家花费了整整15年。据公开信息显示,这一研究依托的是北京谱仪Ⅲ(BESⅢ)探测器。故事的起点可以追溯到2009年,当时团队在分析J/ψ粒子的衰变数据时,在质量谱上发现了X(1835)粒子的信号,随后又捕捉到了X(2120)和X(2370)。其中,X(2370)被认为是胶球的最有力候选者。然而,真正的挑战才刚刚开始。

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据业内专家介绍,测定X(2370)的自旋和宇称——即确认其身份的关键“指纹”——耗时长达13年。由于实验中的“本底”噪音高达50%,有用的信号就像淹没在沙海中的金粒。团队曾屡屡受挫,最终凭借全新的衰变道分析方法,将复杂的四维分析简化为三维,才大幅降低了干扰。在最后的冲刺阶段,联合团队每晚雷打不动地开会讨论,终于在2024年补全了证明胶球存在的完整证据链。这一过程被《科学》杂志的审稿人评价为“在所有方框中打钩”,意味着实验满足了证明胶球存在的所有严苛条件。

五代科研人的接力跑

科学突破往往不是一代人的功绩,而是几代人的接力。这项成果的背后,是中国高能物理学界五代人的坚守。据中国科学院院士王贻芳回忆,从第一代科学家朱洪元开始,到黄涛、金山、黄燕萍,再到现在的年轻一代,为了寻找胶球,中国科研人员经历了两代加速器和三代探测器的迭代。整个BESⅢ合作组近700人参与了这场漫长的战役。

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这种长周期的科研投入在追求“短平快”的当下显得尤为珍贵。王贻芳指出,基础研究需要稳定支持,才能让科学家心无旁骛地解决最重要的问题。尽管科研人员数量仅为欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机团队的1/4,但北京正负电子对撞机产出的成果却达到了对方的一半,人均科研成果产出更是对方的两倍以上。这表明,在基础科学领域,坚持长线投入和卓越运营,往往能以更高的效率产出世界级成果。

给“量子色动力学”补上最后拼图

对于物理学界而言,这项发现的意义非同小可。量子色动力学(QCD)作为描述强相互作用的基本理论,已经建立了近50年。它虽然完美预言了胶子的存在及其自相互作用,但胶球的存在却一直缺乏实验的确凿证据。这就像是理论物理学家的拼图盒里,一直缺着最关键的一块。

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胶球的发现,意味着量子色动力学的预言得到了决定性的验证。中国科学院院士赵光达表示,胶球的性质必须得到实验验证,才能证明该理论的正确性和完备性。此前,物理学界虽曾发现疑似胶球的粒子,但从未像这次这样精准地测定其量子数。此次中国团队的成果,被《自然》杂志邀请的国际同行评价为“令人信服”。这不仅是对中国基础研究实力的肯定,也为全球粒子物理学的发展指明了新的方向。

加速器升级与未来的挑战

尽管胶球之谜已经解开,但物理学家的探索并不会止步。据公开信息显示,高能所计划对北京正负电子对撞机进行新一轮的升级。这将有助于在更高的精度下寻找新的胶球态,进一步深入研究强相互作用的本质。随着探测能力的提升,人类有望揭开更多关于物质起源的深层秘密。

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当然,挑战依然存在。高能物理研究需要巨大的资金投入和长期的技术积累,如何在社会效益尚未直接显现时保持持续的研发动力,是各国科研机构共同面临的课题。中国此次在胶球研究上的成功,证明了在关键领域坚持自主创新的战略价值。未来的竞争将更加激烈,但凭借深厚的人才积累和技术积淀,中国有望在基础科学的更多“无人区”留下足迹。

本文由AI辅助生成

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