2026年5月13日,一个足以载入物理学史册的消息从欧洲核子研究中心(CERN)传来:科学家首次确认发现了“顶夸克偶素”——由顶夸克和反顶夸克构成的微型束缚态。

这相当于在微观世界发现了一对极度短命的“粒子夫妻”,而它的尺寸,只有惊人的0.01飞米。

更让国人自豪的是,山东大学李海峰教授团队正是这项发现的核心主导力量,相关成果已发表于国际权威期刊《物理学进展报告》。

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一个被宣判“死刑”长达30年的粒子

要理解这个发现的震撼,首先得认识一下顶夸克这个怪咖。

在粒子物理的标准模型中,顶夸克是名副其实的“超级大胖子”,它的质量大约是氢原子核的184倍。

正是这巨大的体重,让它极度不稳定,平均寿命只有短短5×10⁻²⁵秒。

通俗点说,它刚被撞出来,还没来得及跟邻居握个手,就瞬间衰变成了别的粒子。

因此近30年来,教科书里一直写着:顶夸克偶素不可能存在。

然而,这一次实验给出的答案是:以8倍标准偏差(8σ) 的显著性,实锤了它的存在。

在粒子物理界,5σ就可以宣告发现,8σ意味着误判的概率已经低到可以用万亿分之一来度量。

铁证如山,教科书得改了!

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在万亿次撞击中大海捞针

在万亿次撞击中大海捞针

看不见摸不着,科学家到底是怎么找到它的?

这依靠的是欧洲核子研究中心大型强子对撞机上的ATLAS实验。

物理学家们让质子以接近光速对撞,在足以模拟宇宙大爆炸的高能量下,偶尔会诞生顶夸克对。

然后,他们从浩如烟海的数据中,专门筛选顶夸克衰变时留下的特定痕迹,寻找一个特殊的质量峰。

这个峰,就像嘈杂人海中一个极具特征的身影,最终以8σ的强度显现出来。

0.01飞米有多小?宇宙已知的最小束缚态

这个新发现的束缚态,尺度仅为0.01飞米,也就是10⁻¹⁷米。

做个对比就清楚了:一个质子的半径大约是0.84飞米,它比质子还要小八十多倍。

如果把一个原子核放大到地球那么大,这个顶夸克偶素在里面也就相当于一颗弹珠的大小。

它是目前已知宇宙中名副其实的最小“粒子对”。

中国团队,站在了世界舞台的中央

中国团队,站在了世界舞台的中央

这项改写教科书的工作中,中国科学家不再是旁观者。

山东大学李海峰教授带领的课题组,主导了此次突破性分析的全过程,从事例判选、误差估计到最终的统计分析,一手产生了关键结果。

凭借这一核心贡献,李海峰教授代表整个ATLAS国际合作组,在2025年欧洲物理学会高能物理会议上,向全球首次公布了这一发现。

这不仅意味着中国团队在国际最顶尖的实验中走到了舞台中央,也让CERN将这项成果列为年度科研亮点之一。

它的发现,让标准模型预言的最后一种夸克偶素归位。

至此,自然界所有六种夸克对应的束缚态,终于都被人类找到。

但这远不是终点……

这个只有0.01飞米的“顶夸克偶素”,将成为一个全新的极端微观实验室。

科学家可以在这里以前所未有的精度检验强相互作用理论,甚至发现现有理论的裂缝,从而触摸到新物理的轮廓。

改写教科书的一页,或许只是揭开更深宇宙秘密的开端。