“那一刻,我手在抖”——一位亲历者眼中的胶球发现之路
2024年冬夜,北京中关村一栋不起眼的实验楼里,黄燕萍盯着屏幕上刚刚跑完的数据结果,手指微微发颤。屏幕上清晰显示:X(2370)粒子的自旋为0、宇称为正——这正是理论预言中胶球的关键量子数特征。“我们终于把最后一块拼图放对了位置。”她回忆道。
这一幕,是长达15年胶球搜寻工作的高潮。2026年8月初,在巴西纳塔尔举行的第43届国际高能物理大会上,由南京大学教授金山与中国科学院高能物理研究所(以下简称“高能所”)研究员黄燕萍共同领衔的团队正式宣布:基于北京正负电子对撞机上的BESⅢ探测器数据,确证X(2370)为胶球,从而首次在实验上证实了这一困扰物理学界近半个世纪的理论预言。
[IMG:1]胶球并非由夸克构成,而是由传递强相互作用的“胶子”自身束缚而成。在标准模型中,这是唯一一种完全由“力”组成的物质形态。量子色动力学(QCD)早在1970年代就预言了胶球的存在,但因其极短寿命、复杂衰变模式和极高本底干扰,全球多个大型实验项目——包括欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)相关实验——始终未能给出决定性证据。
“我们面对的是50%以上的本底噪声,传统分析方法几��失效。”金山坦言。团队最终另辟蹊径,提出一种近乎无本底的新衰变道,并将原本需处理的四维相空间简化为三维,大幅提升了信号提取精度。这一技术突破成为锁定X(2370)量子数的关键。
[IMG:2]成果公布前,研究团队并未急于发表。据中国科学院院士、北京大学教授赵光达透露,国内理论物理界曾组织五轮闭门讨论,参与者来自高能所、北大、中科院理论物理所、国科大、兰州大学等机构。“我们的任务就是挑刺,”赵光达说,“但五轮下来,没人找出实质性漏洞。”
国际同行评价同样高度一致。《科学》杂志邀请的两位评审人分别称其为“纪念碑级的成就”和“在所有方框中打钩”;《自然》的审稿人则用“令人信服”定调。目前,相关论文已提交至国际期刊,正处于同行评审阶段。
[IMG:3]这项成果的背后,是一场跨越近40年的科研接力。高能所所长曹俊指出,从朱洪元院士算起,历经黄涛、金山、黄燕萍及一批青年学者,整整五代人投身其中。设备也经历了北京正负电子对撞机(BEPC)到BEPCⅡ两代加速器、北京谱仪Ⅰ至Ⅲ三代探测器的迭代升级。“很多人中途离开,觉得太难、太慢,”中国科学院院士王贻芳感慨,“但基础科学需要这种‘笨功夫’。”
值得注意的是,尽管团队规模仅为CERN LHC合作组的四分之一,但高能所在强子物理领域的产出效率却达到其一半以上,人均成果产出超两倍。这一效率得益于长期稳定的国家支持——早期BEPC建设投入2.4亿元,后续升级与运行亦获持续拨款。
[IMG:4]下一步,团队计划推动对撞机进一步升级,以更高亮度和精度寻找更多胶球态,甚至探索“混杂态”(含胶子与夸克的复合粒子)。王贻芳强调:“胶球只是开始。要真正理解强相互作用的非微扰机制,我们还有很长的路要走。”
对于黄燕萍而言,那个冬夜的手抖早已平复,但新的挑战已然开始。“科学不会因为一个答案而停下,”她说,“它只会因为一个答案,提出更多问题。”
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