胶球是一种怎样的全新物质形态?

2026-08-10 21:28 来源:科技速览台

  胶球是一种颠覆传统认知的全新物质形态——它完全由传递强相互作用力的“胶子”自我凝聚而成,不包含任何夸克,是已知物质中唯一一种纯粹由“力”构成的新型粒子。

  一、胶球是什么:纯“力”构成的幽灵粒子

  物质基础:我们熟悉的原子核由质子和中子组成,质子和中子内部还有更基本的夸克。夸克之间依靠“胶子”传递强相互作用力,像胶水一样将它们紧紧束缚在一起。

  胶子的独特之处:与光子不同,胶子本身携带“色荷”,能够自我吸引、相互纠缠。因此理论预言,胶子可以甩开夸克,仅凭自身抱团形成一种全新的独立粒子——胶球。

  “纯力”物质:普通粒子(如质子、中子)是“夸克+胶子”的组合,而胶球几乎全由胶子构成,不含任何夸克的“味”信息,相当于单纯由作用力凝聚而成的实体。

  二、中国团队如何证实胶球存在

  大科学装置支撑:研究依托我国首个大科学装置——北京正负电子对撞机(BEPC)及其核心探测器北京谱仪Ⅲ(BESⅢ)完成,该装置在陶-粲能区处于世界领先水平,能提供“干净”的实验环境。

  十五年证据链:团队历时15年,分三步锁定胶球:

  2011年,在J/ψ粒子衰变产物中发现疑似胶球的新粒子X(2370);

  2024年,利用100亿个J/ψ样本,精确测定了X(2370)的自旋和宇称量子数,与理论预言完全一致;

  最新研究中,测出X(2370)的关键身份特征——“味单态”性质,证明它不含任何夸克,彻底排除了普通粒子可能,最终确认其主要成分就是胶球。

  国际合作:该成果由来自15个国家约90多个研究机构的约700名科学家共同完成,中国科学家在研究中发挥了核心领导作用。

  

  三、发现胶球的重大意义

  验证理论预言:胶球是量子色动力学(QCD)最重要的预言之一,其发现直接验证了“胶子能够自我结合形成新型物质”这一存在近半个世纪的理论猜想,为粒子物理标准模型补上了关键实验拼图。

  刷新物质认知:它首次证明,物质不一定必须由“实体粒子”(如夸克)构成——纯粹的作用力载体(胶子)在足够强的自相互作用下,也能“凝固”为可探测、有质量的实体粒子,拓展了人类对“物质是什么”的根本理解。

  彰显科研实力:这一突破展示了北京正负电子对撞机等中国大科学装置在基础研究领域的独特优势和长期稳定运行的价值,是中国基础物理研究从跟跑到领跑的重要标志。