中国科学界证实X(2370)为胶球，粒子物理迎里程碑

8月6日，中国科学界传来重大好消息！据央视新闻消息，中国科学家依托北京正负电子对撞机上的北京谱仪Ⅲ实验，确认此前发现的新粒子X(2370)，主要成分很可能就是物理学界寻找了近半个世纪的“胶球”！

很多人看到“胶球”两个字，第一反应可能是橡胶做的小球。实际上，这里的“胶”指的是胶子，“胶球”就是由胶子结合而成的一种特殊粒子。

这是迄今胶球研究中最清晰、最完整的一条实验证据链。中国科学院高能物理研究所的表述是：赝标量胶球成分必须在X(2370)中占据主导地位。

那么，这件事为什么这么重要？

我们平时看到的桌子、手机、汽车和人体，往小了拆，都是原子。原子里面有原子核，原子核里面有质子和中子，质子和中子里面还有更小的夸克。

但夸克为什么能够紧紧结合在一起？

靠的就是胶子。

可以把夸克理解成砖块，把胶子理解成把砖块粘在一起的强力胶。当然，真实的粒子世界远比这个比喻复杂，但胶子的基本作用，就是传递强相互作用，把夸克束缚在质子、中子等粒子内部。

奇怪的地方也在这里。

一般的“力”，都需要作用在别的东西身上。例如光子负责传递电磁力，但光子之间通常不会自己抱成一团。胶子却不一样。胶子本身也携带一种叫作“色荷”的属性，因此胶子之间可以相互吸引、相互作用。

按照量子色动力学的计算，胶子不但能够粘住夸克，还可能彼此结合，形成一种主要由胶子组成的新粒子，这就是“胶球”。

换句话说，普通粒子好比“砖块加水泥”修成的房子，而胶球更像是“水泥自己凝固成了一栋房子”。它里面没有通常意义上的价夸克，主要由原本负责传递作用力的胶子组成。

这个理论早在20世纪70年代就已经出现。问题是，理论说胶球应该存在，科学家却一直找不到能够让所有人信服的实验对象。

不是对撞机里没有出现可疑粒子，而是可疑对象太多了。

胶球产生以后会迅速衰变，不可能像弹珠一样被直接装进盒子里。科学家只能观察它衰变后留下的其他粒子，再倒推它原来是什么。更麻烦的是，胶球还可能与普通的夸克—反夸克粒子发生混合。

这就像在一大锅已经熬好的汤里，寻找其中某一种原料。你能尝出味道不一样，却很难证明这个味道究竟来自哪一种东西。

过去几十年，国际上曾经发现过多个胶球候选者，但每一个都有争议，因此其成了粒子物理学中一个著名的“理论上应该有，实验上总说不清”的难题。

X(2370)的出现，让情况开始发生变化。

2011年，北京谱仪Ⅲ团队在J/ψ粒子（可以读作“杰普西”粒子）的衰变过程中发现了X(2370)。这里的“2370”，大致代表它的质量约为2370兆电子伏特。

之所以从J/ψ衰变中寻找胶球，是因为这种衰变能够制造一个胶子非常丰富的环境。简单来说，要找主要由胶子组成的粒子，当然应该去胶子大量出现的地方寻找。

刚发现X(2370)时，科学家只能说它是一个很有希望的候选者，还不能直接宣布找到胶球。

接下来的工作持续了十多年。

到2024年，北京谱仪Ⅲ团队利用大约100亿个J/ψ事例，首次确定X(2370)的自旋宇称量子数为0⁻⁺。这个结果与晶格量子色动力学对最轻赝标量胶球的预测一致，其质量也落在理论预测的大致范围内。也就是说，X(2370)的“身高、体重和基本特征”，都与理论上的胶球对上了。

但仅仅质量相同、量子数相同，仍然不够。

真正关键的是，这次中国团队进一步确定了X(2370)的“味单态”性质。

“味”不是吃东西的味道，而是物理学家区分不同夸克种类的一种说法。例如上夸克、下夸克和奇异夸克，都属于不同的“味”。

胶球主要由胶子组成，本身没有特定的夸克味，因此应当表现出“味单态”特征。通俗点说，普通介子多少会带着某种夸克的“口音”，胶球则不应该明显偏向哪一种夸克。

团队重点寻找X(2370)衰变成K*(892)和反K粒子的过程，结果没有发现相应信号。按照相关对称性规律，一个0⁻⁺味单态粒子本来就不应该轻易通过这种方式衰变。这个本该受到强烈压制的通道确实没有出现，成为确认X(2370)味单态性质的关键证据。

并且，研究团队还发现了X(2370)的多个新衰变模式，并结合其产生率、衰变宽度以及其他辐射衰变受到压制等现象，排除了多种普通粒子解释。

这就不是只对上一个特征，而是多个关键特征同时对上了！可以说，基本证实了。

那这项成果之所以被笔者认为具有“诺奖级”意义，并不是说相关团队已经确定能够获得诺贝尔奖，而是因为它触及了粒子物理学最基础的问题：传递强相互作用的胶子，能不能脱离普通夸克结构，自己结合成一种物质？

现在，中国团队给出了近50年来最有力的实验回答：能！而且X(2370)很可能就是一个以胶球成分为主导的粒子。

这项发现还可能检验了量子色动力学。量子色动力学是粒子物理标准模型的重要组成部分，用来解释夸克和胶子如何相互作用。过去，人们已经用它成功解释了大量实验现象，但在低能区，强相互作用非常复杂，很多问题无法靠简单公式直接算出来，胶球就是其中最难验证的预言之一。

如果胶球始终找不到，人们就不得不怀疑，理论计算是不是漏掉了某些关键问题。如今X(2370)的各项性质与胶球预言逐步吻合，说明量子色动力学关于“胶子能够自我结合”的判断得到了强有力的实验支持。

当然，这项成果短期内不会转化成应用学科的某种可见成果，比如某种新材料或者某种新药物。基础物理研究的价值，不能只用能不能立刻赚钱来衡量，但无疑是中国理论科学的重大突破、基础物理的重大突破！

过去，人们熟悉的是由夸克组成的质子、中子和介子。现在，中国团队通过实验结果越来越清楚地告诉全世界，自然界还存在另一种成分完全不同的物质形态：原本负责“粘住”夸克的胶子，也能够把自己粘成一个粒子，这或将改写物理教科书。