中国大科学装置如何捕捉到胶球信号?
经过15年攻关,中国科研团队依托北京正负电子对撞机上的北京谱仪III,成功从100亿个粒子衰变事例中捕捉到了困扰物理学界近半个世纪的胶球信号。
一、独特实验环境:干净的对撞平台
独门优势:北京正负电子对撞机(BEPC)工作在τ-粲能区,能大量产生J/ψ粒子,其衰变过程被理论公认为产生胶球的最佳途径之一
干净环境:相比欧洲大型强子对撞机(LHC)复杂的背景噪声,BEPC的实验环境更“干净”,能大幅减少其他粒子信号的干扰,为精细测量提供理想条件
海量样本:升级后的BEPCII亮度提升了100倍,团队累计采集超过100亿个J/ψ粒子事例,为捕捉极其稀有的胶球信号提供了数据基础

二、15年证据链:从发现到确证的三步验证
发现候选粒子(2011年):团队在J/ψ衰变产物中发现一个新粒子,命名为X(2370),其质量约2370 MeV/c²,初步列为胶球候选对象
锁定量子数(2024年):利用100亿个J/ψ样本,精确测定X(2370)的自旋和宇称量子数为0⁻⁺,与格点量子色动力学对赝标量胶球的理论预言完全一致
补全“味单态”拼图(2026年):由南京大学金山教授和中科院高能所黄燕萍研究员领导的团队,发现X(2370)的多个新衰变模式,并首次测出其“味单态”性质——这是胶球最核心的特征,证明其内部不含夸克,最终形成从质量、量子数到味单态的完整证据闭环
三、核心装置:北京谱仪III探测器
超级“相机”:北京谱仪III(BESIII)是运行在BEPC对撞点上的大型粒子物理探测器,专门记录对撞产生粒子的轨迹、能量和种类
国际协作:BESIII国际合作组由来自15个国家约96个研究机构的约700名科学家组成,中科院高能所和南京大学团队在其中发挥核心领导作用
黄金能源:J/ψ粒子衰变时能量会大量转化成胶子,每一次衰变就是一次小型“胶子喷发”,胶子在飞行途中互相吸引,有机会“攒”成一个胶球再散开,这套机制使BEPC成为寻找胶球的理想实验平台