日前，在巴西举行的国际高能物理大会上，南京大学物理学院教授金山代表北京谱仪III（BESIII）国际合作组以特别大会报告的形式，向全球宣布：历时15年，人类首次找到了“胶球”存在的完整证据，解开了困扰学术界近半个世纪的难题。昨天（8月19日）下午，相关科研团队回到南京大学，介绍胶球的发现过程。

什么是胶球？中国科学院院士王贻芳在接受记者采访时这样解释：“我们所看到的物理世界，构成其的基本粒子，叫做费米子，包含6种轻子和6种夸克。而胶球是第一种不由这12种基本粒子构成的新粒子。它的性质完全无法用已知粒子来解释，只能归结为胶球。所以，这是一个极其重大的发现。”

夸克之间靠胶子传递强相互作用力，就像光子传递电磁相互作用力一样。但胶子的特别之处在于，光子不会自己吸引自己，而胶子却会。因此，胶子之间有可能相互吸引，形成一种全新的粒子——胶球。

描述强相互作用的物理学理论“量子色动力学”里，胶球是个极其重要的预言，因为它是唯一一种由“力的传播子”构成的粒子。然而，胶球寻找之路持续了近半个世纪。

王贻芳院士介绍：“过去50年间，陆续出现了将近十个所谓的‘候选者’。但从各个方面来看，没有哪一个能完全满足胶球的要求，以至于大家一度觉得这可能永远找不到。所以当我们提出找到了胶球时，相信的人并不多，大多是半信半疑。”

胶球难找，有两个主要原因。金山教授解释道：“一方面，胶球粒子的性质与普通粒子区别并不明显；另一方面，胶球甚至会和普通粒子发生混合，使它本来应有的特征变得更加模糊。”

金山教授回忆，2011年，合作组在J/psi的衰变产物中发现了一个新粒子X(2370)，疑似为胶球。经过13年的努力，他们于2024年首次利用100亿个J/psi粒子，测定了X(2370)的自旋和宇称量子数，相当于给粒子拍了一张精确的“身份证照”。其结果与理论预言完全一致。

但是，仅仅质量吻合远远不够。最近，金山教授和中国科学院高能物理研究所黄燕萍研究员共同领导的研究团队又往前迈了一大步：他们发现了多个X(2370)粒子新衰变模式，并且首次测出了它的又一项关键“身份特征”——“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”。

金山教授介绍：“结合量子数、新衰变特性，再加上‘味单态’的性质，综合起来，使得X(2370)粒子几乎不可能用其他类型的粒子来解释，只能是胶球。”

这是近五十年来，胶球寻找最明确的实验结果，不仅清晰验证了“胶子能够自我结合形成新型物质”这一重大理论预言，也展示了北京正负电子对撞机在研究强相互作用方面的独特优势。

王贻芳院士说，这个发现意味着，我们对物质世界的理解又完整了一大块，即“这个世界不只由夸克和电子构成，也可以由胶球构成”，而这个胶球，是中国人第一次发现的，也是我们对人类知识的一个贡献。

此次成果中，南京大学物理学院闵天觉副教授和研究生尹琪钦在最新研究中作出重要贡献。而早在2011年，正是时任中科院高能所研究员的金山教授（现为南京大学教授）与黄燕萍研究员共同发现了X(2370)粒子。

未来，研究团队还计划将对撞机进一步升级，使胶子产量再提高十余倍，寻找更多种类的胶球。