揭开“纯力”物质之谜：中国BESIII实验首次确凿证实胶球存在

这一成果吸引了全球物理学界的目光。中国科学院高能物理研究所（IHEP）作为BESIII实验的主要运行单位，在当天发布的新闻稿中指出，此次发现“解开了困扰学术界近半个世纪的胶球存在之谜”。

五大证据链：如何锁定X(2370)的真实身份

研究团队利用100亿个J/ψ衰变事例（产自北京正负电子对撞机BEPCII），通过一系列复杂分析，逐步构建了不可辩驳的证据链：

1. 自旋宇称的精准测量（2024年）

团队对衰变过程 J/ψ→γKₛ⁰Kₛ⁰η' 进行了复杂的分波分析，首次测定X(2370)的自旋宇称量子数为 0⁻⁺（赝标量）。这一数值恰好与格点QCD预期中的最轻赝标量胶球的量子数完全一致。

2. 质量的高度吻合

X(2370)的质量约 2.36 GeV/c²（精确值为2395 ± 11 (统计) +26/−94 (系统) MeV/c²），落在格点QCD对0⁻⁺胶球的理论预测范围内。

3. J/ψ辐射衰变中的高产率

X(2370)在J/ψ辐射衰变中以极高产率出现，这恰好是胶球产生的标志性现象——因为J/ψ衰变环境富集了胶子。格点QCD计算表明，在这一质量范围内的胶球理应在该类衰变中显著出现。

4. 与ηc介子相似的衰变模式

X(2370)的衰变方式与同为赝标量粒子的ηc介子相似，但其宽度更宽，符合胶球的理论预言。

5. “味单态”性质的最终确认（2026年论文）

这是最关键的证据。在2026年7月22日提交的论文（arXiv:2607.20366）中，团队搜寻了X(2370)→K*(892)⁰K̅⁰（及其共轭过程）的衰变，结果发现该过程显著被压制，其分支乘积比的上限仅为 < 2.7×10⁻⁶（90%置信度）。

为什么这一点如此重要？因为如果X(2370)含有奇夸克成分，它就应当衰变成K*和K̅（K介子含有奇夸克）。该衰变被抑制，说明X(2370)是**“味单态”**——它不带有任何夸克的味道信息，这正是纯胶子构成的胶球的核心特征。正如中国科学院高能物理研究所的官方新闻稿所强调：“质子、中子等普通粒子都含有不同‘味道’的夸克（上夸克、下夸克、奇异夸克等），而胶球由纯胶子构成，不含‘味道’信息，属于‘味单态’”。

综合这五条证据——自旋宇称、质量、产率、衰变模式、味单态性质——形成了完整的证据链，排除了任何普通夸克-反夸克介子解释的可能性。

为量子色动力学奠定基石

胶球的确认是对量子色动力学（QCD）——描述强相互作用的理论——最直接的检验：

• 胶子也能成为物质：QCD预言，胶子作为强相互作用力的传递粒子，本身也带有“色荷”，因此它们之间可以相互结合，形成名为“胶球”的纯力粒子。这一基本预测在近50年里从未得到实验确认。

• 验证格点QCD：格点QCD模拟长期以来预测了最轻胶球的质量和量子数。X(2370)的结果首次在实验上以高精度验证了这些预测，说明格点方法正确无误地捕捉到了纯胶子相互作用的动力学。

• 超越夸克模型：胶球是一种由纯力构成的新物质，它的存在证明了强作用力可以形成自己的束缚态——这一现象在四种基本力中为QCD所独有。

前方道路：依旧待解的谜题

尽管X(2370)的结果是一座里程碑，但仍有待解决的核心问题：

• 与夸克态的可能混合：X(2370)可能并非100%的纯胶球，它可能与附近的赝标量介子（如η和η'）发生混合。BESIII合作组明确指出X(2370)“主要由”赝标量胶球成分主导，留出了含有少量夸克成分的空间。

• 其他量子数的胶球：格点QCD预测存在多种量子数的胶球（如标量0⁺⁺、张量2⁺⁺）。其中标量胶球是长期寻找的目标，但从未被明确辨识。X(2370)是首个量子数与特定理论预测完全吻合的胶球候选者。

• 更高的统计量：当前X(2370)的统计显著性已超过 11.7σ（远大于发现新粒子所需的5σ阈值），但其宽度、分支比等精细参数的测量仍在完善中。

BESIII探测器仍在持续采集数据，BEPCII以及全球其他实验设施将在未来对X(2370)进行更深入的研究，包括在可能的辐射衰变中寻找对ω和φ粒子的抑制效应——对胶球而言，这些衰变也应当被压制。

延伸阅读：什么是胶球？

如果您对基础粒子物理不太熟悉，可以这样理解：

• 普通物质：由夸克组成（如质子和中子各含三个夸克），夸克被胶子“粘”在一起。
• 胶球：完全是胶子自身的束缚态，没有夸克参与。可以通俗地理解为“纯胶团”或“纯力团块”。
• 量子色动力学（QCD）：描述夸克和胶子之间强相互作用的物理理论。
• 格点QCD：一种在离散时空格点上进行数值模拟的方法，用于求解QCD的非微扰行为。

X(2370)的确认意味着我们终于找到了这种“纯力物质”的直接实验证据。