北京
来源：光明日报
6日，一个令物理学界振奋的消息，从在巴西举行的国际高能物理大会上传来：我国主导的北京正负电子对撞机实验团队宣布，历经15年追寻，首次构建起完整证据链，证实一种新型粒子——胶球的存在。这意味着人类第一次看到完全由“力”构成的物质形态，一个困扰科学家近半个世纪的谜团就此解开。
要理解这个发现有多奇特，得从最熟悉的物质说起。我们周围的一切，包括桌椅、空气、人体等，都由原子构成。原子核里有质子和中子，它们又由更小的粒子——夸克组成。胶子把夸克紧紧“粘”在一起，它所传递的强相互作用力就像一种特殊的胶水。
其中的神奇之处在于，普通的力不会自己抱团，比如传播电磁力的光子不会自己聚成一个球，但胶子却会自己吸引自己。因此，强相互作用基本理论的核心预言是：胶子之间有可能聚合成一种由纯“胶水”形成的小球，形成唯一一种完全由“力的传播子”构成的粒子，即胶球。如果找不到它，整个理论就会动摇。可是，半个世纪以来，科学家想尽各种办法，始终没能抓住胶球。
转机出现在我国的大科学装置——北京正负电子对撞机上。这台巨大的设备能大量产生一种寿命极短的粒子，这种粒子分裂时，恰好非常容易形成胶球。2008年完成重大升级后，对撞机的数据获取能力跃居世界最前列，为搜寻胶球铺就了道路。
研究团队仿佛在无数粒子碰撞的“碎片”中进行大海捞针，一步步测出一个候选粒子的各项关键“身份指标”，包括质量、自旋和宇称量子数等，实验结果与理论预言的胶球完全吻合。
最近，由南京大学金山教授和中国科学院高能物理研究所黄燕萍研究员共同领导的研究团队，又捕获了决定性的证据。“这一次，我们是真正找到了胶球的‘身份证’。”黄燕萍解释，普通粒子内部都含有不同种类的夸克，就像带着不同的“身份标签”，粒子物理学用“味道”来标记不同的夸克种类，而他们新确认的这个新型粒子，内部完全没有夸克“味道”，被称作“味单态”。
“它由纯胶子聚合而成，是一种仅由力本身凝结而成的全新物质形态，味单态恰恰是胶球最核心的特征。”黄燕萍进一步指出，研究团队测量获得的这种“纯力粒子”的各种性质，与理论预言完全一致，是胶球存在的铁证。
至此，一条完整的实验证据链被建立起来，物理学界寻找了近50年的胶球第一次露出真容。金山评价说：“这一发现清晰无误地告诉人类，‘力’本身可以单独凝结成实体粒子。这是一种此前未知的物质存在形式，它不仅让描述强相互作用的理论通过最严苛的检验，也极大地拓展了我们对物质世界的认知边界。”
国际高能物理大会每两年举行一次，只有极其重大的科学成果才会被安排为特别大会报告。而此次关于胶球研究成果的宣布，正是以这样的规格向全球物理学界呈现。
新闻背后
北京正负电子对撞机位于中国科学院高能物理研究所，是一个埋在地下的巨型环形加速器。中国科学院高能物理研究所黄燕萍研究员介绍：“它让正、负两个电子在管道内高速奔跑、迎头相撞，然后利用北京谱仪Ⅲ探测器把撞击瞬间产生的新粒子拍下来，就像一台能看到物质最深层结构的超级显微镜。”
这座装置长年累月地采集了海量对撞事例——正是靠着这样的数据基础和精密分析能力，科研人员才得以筛选出极难寻找的胶球信号，并一步步测定它的各种物理特征。“没有大科学装置持续高水平运行和多年积累的百亿级事例，胶球的现身可能还要推迟许多年。”南京大学金山教授表示。
这项成果的重大意义体现在对基本理论的检验上。强相互作用是自然界四种基本力之一，它把质子和中子紧紧束缚在原子核内，是宇宙得以稳定的根基。金山指出，胶子的自相互作用是强相互作用理论最独特的重要预言，“胶球的发现，让这个核心理论通过了半个世纪的终极考验”。
同时，它也向人类展示了一种前所未有的物质形态。过去人们熟悉的物质都由夸克、电子等基本实体粒子构成，而胶球完全由传递力的胶子组成，是“力本身变成了实体”。“这就像过去我们只相信是信使在送信，突然有一天发现，信使自己也能聚在一起变成一座雕塑。”黄燕萍的比喻令人印象深刻。她表示，这一发现不仅刷新了物质存在的形式，还能帮助人们理解物质质量的强相互作用起源。
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