北京
北京时间2026年8月14日凌晨，一项关于核子内部结构的研究成果在线发表于《科学》杂志。这项由中国科学技术大学主导、多国单位参与的工作，通过高能原子核对撞实验，观测到核子内部存在一种此前理论未曾预测的奇特结构——它携带重子数，却不携带电荷和色荷。结果可能颠覆人们对核子内部结构的根本认识。
核子是组成物质世界的基本粒子。宇宙中可见物质99%以上的质量由核子携带，理解它内部如何运作，直接关系到物质世界的基本组成和基本相互作用。长期以来，物理学家普遍认为核子由夸克和胶子构成：夸克携带+2/3或-1/3电子电荷及1/3重子数，反夸克携带的电荷和重子数与夸克相反，胶子则既不携带电荷也不携带重子数。这个简洁清晰的图景，正是人们熟知的“朴素夸克模型”。
但这次实验给出了不吻合的信号。中国科学技术大学重离子碰撞物理课题组唐泽波教授与合作者，在STAR国际实验组中主导了精确测量。他们从两个角度得到自洽的结果：一是测量高速运动的核子在原子核碰撞中被减速的程度；二是测量被减速的重子数与电荷数的比值。两类实验都指向同一个结论：核子内部除了夸克和胶子，还需要一种携带重子数但不携带电荷的基本结构。
实验证据：电荷数只有预期一半
关键证据来自电荷数的对比。在朴素夸克模型中，重子数只由夸克携带，因此通过测量被减速的重子总数，可以推算被减速的夸克总数，并进一步得到预期的电荷数。然而实验实际测得的电荷数只有预期的一半。这说明，有一部分重子数在输运过程中没有以电荷的形式表现出来，仅用夸克和胶子无法解释这个缺口。
与此同时，核子减速程度的测量排除了朴素夸克模型的计算结果。实验数据与基于朴素夸克模型的理论计算差异很大，反而与另一种图像高度吻合：三个胶子相连组成“Y”型胶子结。这种胶子结与单个胶子最大的不同，在于它携带一个单位的重子数，可以输运重子数，从而有利于重子在碰撞中减速。这也解释了为何测到的电荷数偏低——重子数的一部分由胶子结带走，而胶子结本身不带电荷。
两套理论交锋：朴素夸克模型 vs “Y”型胶子结
正方视野：朴素夸克模型是粒子物理的经典框架，夸克、反夸克、胶子的角色分工清晰，也成功描述过大量实验现象。在STAR实验之前，它仍是描述核子内部结构最经济的起点。
反方证据：本次实验从减速程度和电荷比两个独立维度得到自洽结果，却都与朴素夸克模型的预期不符。电荷数只有预期一半，而减速程度又恰好指向一种额外携带重子数的结构。两类现象放在一起，常规夸克-胶子组合难以同时满足，只有“Y”型胶子结能在统一框架内解释全部数据。
我的判断：这并不意味着朴素夸克模型被整体推翻，但它的适用边界确实需要重新审视。目前胶子结是唯一能自洽描述这些系统实验结果的理论方案，因此论文用“奇特结构”来描述新发现，并以“可能颠覆”来限定其对根本认识的冲击。从证据链看，两个独立测量互相印证，结论有相当分量；但要彻底改写核子结构图景，仍需要后续更多实验进一步验证。
研究团队与下一步
该课题由中国科学技术大学重离子碰撞物理课题组领衔，唐泽波教授及博士研究生李洋（已毕业）、吕文棣在实验中发挥核心作用。研究受到国家自然科学基金委、科技部、中国科学院和中国科学技术大学等部门的资助。国际合作方面，美国肯特州立大学、布鲁克海文国家实验室等单位共同参与了STAR实验组的工作。
论文英文标题为“Tracking the baryon number with nuclear collisions”，直译即“用核碰撞追踪重子数”。如果“Y”型胶子结得到进一步确认，粒子物理对核子内部结构的描述，或将开启新的一页。
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