本报讯（记者 何洁 实习生 任辰熙） 经过15年持续研究，胶球存在的完整证据链被证明，解开了困扰学术界近半个世纪的谜题。今年暑假，在巴西举行的国际高能物理大会上，南京大学金山教授代表北京谱仪Ⅲ（BESⅢ）实验国际合作组发布这一成果。这标志着人类首次发现一类全新物质形态——纯由“力”构成的粒子。
什么是胶球？那得从原子说起。我们身边的桌子、椅子、手机，甚至是人体自身都由原子构成。原子由原子核和电子组成，原子核里又有质子和中子。而质子和中子内部，还有更小的粒子——夸克。“夸克之间靠一种叫作‘胶子’的粒子传递‘强相互作用力’，把夸克牢牢捆绑在一起。”金山介绍，正是因为胶子之间能相互吸引、彼此纠缠，物理学家在50多年前就预言：胶子有可能自己“抱团”，形成一种全新的粒子——这就是胶球。
然而，近半个世纪以来，实验上一直未能找到它。胶球到底存不存在，是对这套理论至关重要的检验。“胶球难找有两大原因：胶球本身的性质和普通粒子区别不大；它会和普通粒子混合，自身特征变得更模糊。所以我们要做的，就是通过海量数据分析，尽可能地找出有别于含夸克粒子的各种特征信号。”金山表示。
北京正负电子对撞机恰好提供了最佳条件。它能大量产生一种叫J/psi（物理领域术语）的粒子，这种粒子衰变时会产生大量胶子，是天然的“胶球工厂”。但即便有了“工厂”，从海量数据中识别出胶球，依然如同大海捞针。2011年，BESⅢ实验国际合作组在J/psi衰变产物中发现疑似胶球的新粒子X（2370）。此后13年，团队利用100亿个J/psi粒子，于2024年精确测定了它的自旋和宇称量子数，结果与理论预言完全一致。
但仅仅质量吻合远远不够。今年，团队又往前迈了一大步：他们发现X（2370）的多个新衰变模式，并首次测定了它最重要的特征——“味单态”性质。“味”可以理解为夸克的“味道”，如上夸克、下夸克、奇异夸克等。质子、中子等普通粒子都含有不同“味道”的夸克，而胶球由纯胶子构成，不含“味道”信息，属于“味单态”。最新实验结果成功测定，X（2370）是“味单态”。至此，从质量、量子数到味单态，一条完整证据链形成，证实X（2370）的主要成分正是物理学家找了近半个世纪的胶球。
中国科学院院士王贻芳介绍，胶球是人类发现的第一种不由电子、夸克等12种基本费米子构成的粒子，它完全由传递力的胶子组成，代表了一整类新的物质形态。“物质不仅可以由粒子构成，也可以由‘力’构成。这项发现不仅验证了量子色动力学的核心预言，也刷新了我们对物质世界的认知。”