核物理新突破：科学家发现全新介子核迹象，或可解开质量起源之谜

几乎所有日常物品都有质量，这在我们看来再平常不过。然而在现代物理学中，“质量从哪儿来”却不是一个一目了然的问题。粒子物理告诉我们，物质的质量并非天生自带，而是与粒子和真空之间的相互作用息息相关。

这里所说的真空，可不是空无一物的虚空，而是一种充满复杂量子结构的物理状态。揭开这种结构的面纱，正是探究质量起源的重要线索。

近年来，物理学家找到了一种独特的核物理体系来研究这个问题——介子核。

就在最近，一项国际合作实验报告了一种可能的新型介子核：η′介子核。相关成果已发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。这一发现为了解粒子在核物质中的行为提供了新的实验依据。

介子是怎么“钻”进原子核的？

介子是由一个夸克和一个反夸克组成的粒子。它们的寿命极短，通常存在不到千万分之一秒。但理论研究表明，在某些特殊条件下，介子有可能被原子核捕获，并在核内形成一种暂时稳定的束缚结构——这就是所谓“介子核”。

这套体系之所以引人注目，关键在于原子核内部物质密度极高。在如此密集的环境里，强相互作用的表现可能与常规状态下截然不同，粒子的质量也可能随之改变。

因此，研究介子核就像打开一扇窗，让我们得以窥见强相互作用在高密度环境中的行为，并进一步追问粒子质量到底从何而来。

η′介子为什么特别？

在众多介子中，η′介子一直备受关注。

这种粒子的质量明显偏大，远超许多同类粒子。理论物理学家早就预言，当η′介子进入核物质环境时，它的质量可能会发生变化。如果能抓住这种变化，就等于为质量起源研究找到了关键线索。

正因为如此，寻找η′介子核便成了近年来核物理实验的一个重要目标。

在加速器里捕捉它的踪迹

为了寻找η′介子核，研究团队在德国GSI亥姆霍兹重离子研究中心开展了一项高精度实验。

实验用高能质子束轰击碳靶。当质子撞上碳原子核时，原子核可能被激发并产生η′介子。若条件刚好，这些η′介子就有机会被原子核捕获，形成束缚态。

研究人员通过分析反应中产生的氘核能量来追踪这一过程。氘核由一个质子和一个中子组成，是最简单的原子核之一。实验中用了一台高分辨率磁谱仪，用来精确测量这些粒子的动量。

同时，研究团队还启用了WASA探测器。这套设备最初在瑞典乌普萨拉研制，用来捕捉从反应中逃逸的高能质子。这些质子的信息，能帮我们还原η′介子的产生与衰变过程。

数据里浮现出理论预言过的信号

对实验数据进行分析后，研究人员得到了碳核的激发能谱。在能谱上，出现了几处与理论预期高度吻合的结构特征。这很可能意味着，η′介子在碳原子核中真的形成了束缚态。

如果这一解释成立，那就标志着科学家首次拿到了η′介子核存在的实验证据。

此外，结果还显示，η′介子处在核物质环境里时，其有效质量似乎有所降低。这一现象与多种理论模型预测一致，也为研究粒子在高密度环境中的性质提供了新的支撑。

还需要更多实验来敲定

当然，眼下的结果还需要更多实验来验证。研究团队计划在未来开展更高精度的测量，并寻找更多衰变信号，以最终确认η′介子核是否真实存在。

一旦这一体系被确证，它不仅能帮我们理解介子在核物质中的行为，还可能为探索粒子质量的起源打开一扇新的实验窗口。

在基础物理领域，这类实验往往需要数年甚至数十年的积累。每一次新的测量，都像是拼上一块小小拼图，帮我们一点点看清宇宙最基本的规律。

（参考：R. Sekiya et al, Excitation spectra of the 12C(p,d) reaction near the η′-meson emission threshold measured in coincidence with high-momentum protons, Physical Review Letters (2026). DOI: 10.1103/6vsl-ng7x）