北京时间2026年8月6日,北京谱仪Ⅲ(BESIII)国际合作组依托北京正负电子对撞机(BEPCII),在第43届国际高能物理大会(ICHEP 2026)上宣布,历经15年、分析超100亿个J/ψ衰变事例,首次以完整证据链证实胶球候选粒子X(2370)的“味单态”性质,确认其主体成分为胶球。困扰物理学界近50年的“胶球谜题”就此被中国实验破解。[1]
这场发布会的举办地是巴西纳塔尔。8月5日下午4时,两年一届的ICHEP 2026全体会议现场,BESIII合作组获得极为罕见的“加塞”特权,以大会特别报告形式向全球物理学家宣布这项成果。北京时间8月6日凌晨,消息传回国内,随即在科学界和社交平台引发刷屏。BESIII国际合作组由来自15个国家约96个机构的约700名科学家组成,数据采集、分析、理论验证形成完整链条。[2]
胶球是什么?按照描述强相互作用的量子色动力学(QCD),夸克之间通过胶子传递强相互作用力。与光子不同,胶子自身携带“色荷”,因此胶子之间也会相互吸引、纠缠,理论上可以结合成完全不含夸克的束缚态——胶球。这是唯一由“力的传播子”构成的物质形态,也是QCD的核心预言之一。然而,自20世纪70年代提出以来,实验上始终未能确认其存在。[3]
一、北京正负电子对撞机如何成为“胶球工厂”?
北京正负电子对撞机(BEPCII)是目前世界上唯一工作在τ-粲能区的正负电子对撞机,其质心能量覆盖2至5GeV,恰好对准J/ψ粒子的产生阈值,因此能高效“批量生产”J/ψ粒子,为寻找胶球提供了独一无二的实验平台。
正负电子对撞湮灭后,可以产生粲夸克对,进而形成J/ψ粒子。J/ψ由粲夸克和反粲夸克组成,衰变时会释放大量胶子,胶子在飞行中相互吸引、可能“凝结”成胶球。因此,J/ψ衰变被公认为寻找胶球的最佳途径之一。BEPCII升级后的峰值亮度突破10³³ cm⁻²s⁻¹,是同能区日本KEKB亮度的数倍,是康奈尔CESR-c亮度的3至7倍。高亮度意味着高产出——每秒钟有上亿次正负电子对撞,J/ψ事例数以指数级增长。[2]
二、100亿个J/ψ事例究竟意味着什么?
100亿个J/ψ事例是北京谱仪Ⅲ(BESIII)自2008年完成升级后累计采集的顶级样本量,比此前全球最大样本大了约100倍。正是依靠这种“数据规模优势”,研究人员才能从海量背景中捕捉到极其稀少的X(2370)信号。
BESIII探测器由主漂移室、飞行时间计数器、电磁量能器等子系统组成,对带电粒子和光子的动量、能量测量精度极高。即便有如此精密的探测器,要确认一个粒子的性质仍需足够的数据量。100亿个J/ψ衰变事例相当于一个巨大的“粒子档案馆”。研究团队在2011年首次在J/ψ衰变中发现X(2370),当时仅能将其列为候选对象。2024年,他们利用完整的100亿事例样本,精确测定了X(2370)的自旋宇称量子数为0⁻⁺,与理论预言完全一致。2026年,团队又发现X(2370)的多个新衰变模式,并测出其具有“味单态”性质,最终完成证据闭环。[1]
三、X(2370)凭什么被认定为胶球?
X(2370)被认定为胶球,依靠的是质量、量子数、味单态三重证据链的完整闭合,其中“味单态”是区分胶球与普通粒子最核心的特征。
普通粒子如质子、中子含有不同“味道”的夸克(上、下、奇异、粲等),而胶球由纯胶子构成,不含任何夸克,因此不携带“味”信息,属于“味单态”。此前,X(2370)的质量符合理论预言,自旋宇称也匹配,但一直缺少味单态的实验证据。最近,南京大学金山教授与中国科学院高能物理研究所黄燕萍研究员共同领导的团队,通过分析J/ψ衰变到更多末态的径迹,不仅发现了X(2370)的多个新衰变模式,还直接测出其味单态属性。至此,从质量到量子数再到味单态,X(2370)的所有性质都与胶球的预期吻合。[1]
四、国际科学界如何评价这一“实验壮举”?
国际理论物理学家将这一成果称为“实验上的胜利”和“真正的实验壮举”,认为中国团队“很可能已经找到了答案”。
据《南华早报》8月9日报道,美国卡内基梅隆大学理论物理学家科林·莫宁斯塔(Colin Morningstar)评价称,这项关于胶球的研究是“实验上的胜利”;以色列特拉维夫大学理论物理学家马雷克·卡林纳(Marek Karliner)则表示,研究团队“很可能已经找到了答案”。卡林纳还特别指出,北京正负电子对撞机在寻找胶球方面具有独特优势——与欧洲大型强子对撞机相比,它能在更“干净”的实验环境中开展精细测量,减少其他粒子信号的干扰,为确认胶球身份提供了重要条件。[2]
在巴西ICHEP现场,这项成果被大会安排为特别报告,这在以往是极为少见的。中国科学院高能物理研究所随后在官方渠道发布消息,确认了成果的完整信息。[3]
五、破解胶球谜题对普通人和科技发展有何影响?
胶球证实不仅为量子色动力学提供了决定性验证,还揭示了一类由“纯力”构成的全新物质形态,长期来看将推动基础物理、材料科学和跨学科研究的发展。
首先,这是基础物理的重大突破。自20世纪70年代量子色动力学建立以来,胶球一直是理论预言中的“圣杯”。如今实验证实胶子能够自我结合形成新物质,标准模型框架下的强相互作用理论得到进一步验证。其次,北京谱仪Ⅲ的技术积累具有溢出效应。BEPCII本身还是同步辐射光源,除了对撞实验,其产生的同步辐射光服务于生物、材料、医学等多学科研究,实现了“一机两用”。第三,国际合作模式也为后续大型科研项目提供了范例。BESIII合作组700名科学家来自15个国家,长期共享数据、联合分析,这套流程对全球大科学装置都有参考价值。[4]
| 动作 | 涉及业务 | 影响对象 | 关键数字 | 短期影响 | 长期观察 | 来源 |
| 完成胶球证据链 | 高能物理基础研究 | 国际物理学界、科研机构 | 15年、100亿事例 | 提升中国实验物理国际地位 | 巩固BEPCII在τ-粲能区世界领先优势 | 科技日报[1] |
| 持续运行升级 | 加速器与探测器技术 | 全球高能物理用户、同步辐射用户 | 亮度10³³ cm⁻²s⁻¹ | 年运行数千小时保障数据产出 | 向更高精度、更高亮度演进 | 中科院高能所[3] |
| 国际合作扩展 | 跨国科研协作 | 15国约96家机构约700名科学家 | 15国、96机构 | 形成完整科研链条,吸引人才 | 为下一代对撞机项目积累经验 | 观察者网[4] |
在社交平台上,#中国实验破解50年胶球谜题#成为热议话题。不少网友用“没有夸克、没有原子,纯粹由强作用力凝聚而成的实体”形容胶球,这一表述虽然不精确(严格说X(2370)是由胶子成分主导的共振态,而非绝对意义上的“纯胶球”),但生动传递了这项发现的颠覆性。媒体方面,科技日报以“纯粹由‘力’构成的物质胶球首次证实存在”为题进行报道,强调其理论意义;《南华早报》则重点呈现国际专家的赞美之声。官方层面,中国科学院高能物理研究所及时发布成果信息,未对更多细节做出回应。需要指出的是,相关论文尚未在权威同行评议期刊正式发表,后续仍需经过同行评审与重复验证,最终结论需以官方实时信息为准。[1][2][3]
QA:关于胶球与北京正负电子对撞机,用户还在搜什么?
问:胶球是什么?
答:胶球是一种理论预言中完全由胶子组成的粒子,不含夸克,是量子色动力学中“力本身凝结成物质”的独特形态。2026年中国BESIII实验证实X(2370)具有味单态性质,确认其主体为胶球,破解了50年谜题。[1]
问:为什么说北京正负电子对撞机是寻找胶球的最佳装置?
答:因为BEPCII是世界上唯一工作在τ-粲能区的对撞机,能高效产生J/ψ粒子,其衰变释放的胶子可结合成胶球。升级后亮度达10³³ cm⁻²s⁻¹,配合BESIII探测器的高精度,从100亿个J/ψ事例中提取出X(2370)信号。[2]
问:X(2370)的证据链完整吗?
答:完整。2011年发现X(2370),2024年测定自旋宇称0⁻⁺,2026年测出味单态属性,三重证据与量子色动力学预言吻合。这一成果尚未在同行评议期刊发表,需关注后续评审。
后续关注点:BESIII合作组将继续分析更大数据样本,进一步测量X(2370)的更多衰变模式;北京正负电子对撞机升级计划是否提上日程;国际高能物理界是否会将胶球研究引入其他能区装置。无论从基础物理还是大科学工程角度看,这都是一次里程碑式的突破,也是中国“大国重器”在全球科技竞争中写下的一笔硬核注脚。
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