中国主导的国际团队公布研究称,长期只存在于理论中的“胶球”获得了关键证据。它不由夸克组成,而可能完全由传递强相互作用的胶子束缚而成。
胶球到底是什么?
我们熟悉的质子、中子,里面有夸克;把夸克牢牢拴在一起的,是一种叫“胶子”的粒子。可以把它理解成宇宙微观世界里的“强力胶”。
奇特之处在于,光子之间通常不会直接黏在一起,但胶子本身带有强相互作用的“色荷”,能够彼此吸引。理论物理学家因此推测:胶子不仅能把夸克粘成粒子,也可能自己抱团,形成一个不含夸克的复合粒子——胶球。
这就像原先以为信使只负责送信,后来却发现,一群信使也能自己组成一座雕塑。
为什么找了半个世纪都没找准
胶球并不容易被直接“看见”。它诞生后会迅速衰变,留下的信号又很容易和普通强子混在一起。
研究团队利用北京正负电子对撞机,把电子和正电子加速后对撞,产生大量寿命极短的J/ψ粒子,再从它们的衰变产物里一点点筛选线索。北京谱仪III此前已将X(2370)识别为“胶球样”候选粒子。中科院高能所对该成果的介绍
这一次,团队在分析约100亿个J/ψ事例后,进一步测得候选粒子的质量和性质,并给出了一个关键特征:它不携带通常由夸克带来的“味”信息。
“力变成物质”,不是科幻
说“力本身变成了物质”,容易让人误会成电影里的能量团。
更准确的意思是:在量子世界,场与粒子并不是完全割裂的两件事。胶子是强相互作用的量子载体;当它们之间的相互作用足够强,就可能形成一个可被探测、可测量的束缚态。
胶球不会变成新电池,也不会很快进入日常生活。它的价值在于,帮助科学家检验描述强相互作用的理论:我们究竟是否真的理解了把原子核内部世界绑在一起的那股力量。
一台对撞机,等了15年的答案
这项工作由来自15个国家的约700名科学家参与,持续约15年。北京正负电子对撞机1988年建成,近年升级后提升了对罕见事件的捕捉能力。
团队将这项结果视为胶球存在的决定性证据;从科学共同体角度看,它也会经历更多独立分析与后续测量的检验。但无论最终命名如何,这条“力能够自成一体”的线索,已经把人类对物质底层结构的认识往前推了一步。
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