2026-08-19

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近年来，胶子作为一种难以捉摸的基本粒子，其在自然界中的关键角色逐渐受到重视。它不仅负责传递强力这一四种基本力之一，还将夸克紧密地结合成质子和中子。科学家们已数十年致力于寻找一种由胶子主导构成的神秘粒子，这种粒子被称为胶球，它是现代物理学理论预言中的重要组成部分。近日，由中国科学家主导的北京谱仪III（BESIII）合作团队宣布，2011年首次发现的X(2370)粒子可能正是胶球，这一成果最近已经在论文预印网站arXiv上发表。

寻找胶球的过程充满挑战。大多数传递基本力的粒子之间几乎没有相互作用，例如光子就因不带电而难以直接相互作用。然而，胶子却与光子有本质的区别：胶子携带色荷，因此它们之间可以进行强烈的相互作用，形成聚合的状态。胶子的这种相互作用是量子色动力学（QCD）的重要预言，但实验上寻找胶球的困难在于，胶子可能与夸克和反夸克形成的常规粒子产生混合，使得胶球并不会以纯粹的新粒子状态出现。

BESIII实验具备观察胶球的独特优势。该实验自2008年启动，专注于电子与正电子的碰撞，借此生成一些寿命极短的粒子，如J/ψ粒子，后者最早于1974年被发现。由于J/ψ粒子的衰变产品中富含胶子，其衰变过程长期以来被视为寻找胶球的“理想场所”。在2011年，BESIII合作组首次发现了X(2370)粒子，随后，他们逐步确定了该粒子的性质，并与QCD对较轻胶球的理论进行对比，结果显示，X(2370)的质量及量子特性（如自旋及其他对称性）与QCD的预言相吻合。

在过去两年中，BESIII团队对X(2370)的衰变进行了大量测量，分析了超过100亿次J/ψ衰变事件，发现X(2370)呈现出“味单态”的特征，这一特征被认为是胶球的重要标志。尽管X(2370)并非一个完全的纯胶球，而是胶球成分与夸克—反夸克成分的混合体，研究者估计其胶球成分可能高达90%，与理论预期一致。此外，研究团队还将X(2370)的性质与其他理论模型和粒子进行比较，最终确认不论哪些替代性解释都无法完整解释观察到的数据。未来，研究者计划对X(2370)的性质进行更深入的测量。

尽管寻找胶球的过程漫长且复杂，以往的许多结果都未能给出明确的结论。因此，理想的情况是其他研究者能够通过独立实验来验证这一发现，但这可能需要数年的时间，因为目前北京的对撞机是全球唯一专门研究胶球的设备。尽管如此，这一发现对基础物理学及长期致力于寻找胶球研究的物理学家来说，无疑是一项标志性的成就。