世界级突破!北京重磅官宣!困扰全球50年的物理难题,被中国彻底破解
历史性一刻!8月6日,中科院高能所在北京正式官宣世界级重大科研成果,耗时15年持续攻坚,依托北京正负电子对撞机、北京谱仪Ⅲ实验,成功证实“胶球粒子”真实存在!
这一发现,直接解开了悬在全球物理学界近半个世纪的终极谜题,标志着我国在基础粒子物理领域正式领跑世界。
很多人看到这条新闻的第一反应大概是懵的——胶球?什么东西?跟乒乓球差不多吗?
说实在的,这东西跟我们肉眼能见的任何物质都不一样。原子核里头有质子和中子,这俩玩意儿又是由夸克组成的。夸克之间靠什么绑在一起?靠胶子传递强相互作用力。光子传递电磁力,但光子不会自己吸自己。胶子不一样——它会。换句话说,这种专门“传递力”的家伙,自己也能抱团,抱成一团就形成了胶球。你想想,纯粹由“力”构成的一种物质形态,这听起来是不是有点像科幻小说?
但这事儿难就难在,理论预言的粒子,半个世纪都没人真见过。就像你算出来这个世界上应该存在某种东西,但谁也拿不出实物——全球物理学家挠了五十年头。
北京正负电子对撞机和上面的北京谱仪Ⅲ探测器,从2008年升级改造完成到现在,已经攒了超过100亿个J/ψ粒子的事例样本。J/ψ粒子是什么?诺奖得主丁肇中发现的。这种粒子一产生就瞬间衰变,而这个衰变过程恰恰是寻找胶球的最佳途径之一。
2011年,团队在衰变产物里逮到一个叫X(2370)的新粒子。看着像胶球,但不能确定。又磨了13年,到2024年,利用100亿个J/ψ粒子样本,精确测定了X(2370)的自旋和宇称量子数——跟理论预言完全一致。最近,南京大学金山教授和高能所黄燕萍研究员领导的团队又往前推了一步,发现X(2370)具有“味单态”性质——普通粒子都带着不同“味道”的夸克,胶球由纯胶子构成,不带任何“味道”信息。
从质量到量子数到“味单态”,15年,三条证据拼成了一条完整的证据链。
你可能会问,找到这个东西有啥用?
问得好。量子色动力学——就是描述强相互作用的那套理论——预言了胶球的存在。半个世纪找不着,这理论就一直悬着。现在找到了,等于给这个理论盖了个章。更重要的是,这是人类第一次发现纯粹由“力的传播子”构成的物质。力本身变成了一种物质——这个认知本身,就足以重写教科书的某些章节。
回头想想这个时间跨度。2011年发现疑似信号,2024年测定量子数,2026年最终确证。十五年,够一个孩子从小学读到博士毕业。北京正负电子对撞机从2008年升级到现在也快二十年了。大科学装置就是这样——你不能指望它今天开机明天出诺奖成果。它需要一代人甚至两代人的持续投入、持续积累、持续坚守。
有人说,这种基础研究离普通人太远了,花那么多钱值吗?
我想换个角度问:当一个国家能在最基础的物理问题上给出答案,当全球科学家都要来看你的实验数据的时候,这意味着什么?这意味着你拥有了问最深刻问题的能力,也拥有了回答这些问题的底气。这种能力,不是花钱能买来的,是用时间熬出来的。
北京谱仪Ⅲ国际合作组由来自15个国家约96个机构的700名科学家组成。这个发现不是中国人关起门来自己说的,而是在巴西国际高能物理大会上,以大会特别报告的形式向全球宣布的。全球同行听着,数据摆在那儿,不服不行。
五十年的谜,十五年的路,一朝解开。这大概就是科学最迷人的地方——你永远不知道下一个被推翻的常识是什么,也不知道下一个被证明的猜想会来自哪里。
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