物理学家终于发现胶球了吗？新证据指向肯定

北京谱仪 III（BES III）实验的物理学家们找到了所谓令人信服的新证据，证明一种由胶子（传递核强力的粒子）构成的、量子理论预言的奇特复合粒子——胶球的存在。这些成果于上月以预印本形式发布在 arXiv 上，并在上周的国际高能物理大会（ICHEP）上进行了报告。

我们周围所有可见的物质都由夸克组成，这些夸克通过胶子（核强力的载体）结合在一起，形成质子和中子，进而构成每个原子的核心。希格斯玻色子经过数十年搜寻后于 2012 年被发现，曾被广泛誉为粒子物理标准模型最后一块缺失的拼图。但仍有大量未解之谜，其中包括胶球是否真实存在。如果标准模型是正确的，它们就应该存在；它们是量子色动力学（即强核力理论）的直接预言。而且理论上甚至应该有多种不同类型的胶球。

正如 Matthew Francis 于 2015 年为 Ars 所撰写的文章所述：

与希格斯玻色子一样，胶球也是物质拥有质量的原因之一。希格斯玻色子是遍布整个宇宙的"希格斯场"的一种体现。在一个没有希格斯场的宇宙中，夸克、电子以及其他基本粒子将没有质量，但当它们与该场发生相互作用时，便获得了质量。相比之下，质子和中子的大部分质量并非来自夸克，而是来自于将它们束缚在一起的"胶"。

胶子就是这种"胶水"的来源（毕竟它的名字就是"glue-on"）。虽然胶子本身没有质量，但将质子内部一切束缚在一起所需的能量极其巨大，其中很大一部分依据 $E=mc^2$ 转化为质量。没有胶子，质子根本无法存在，更谈不上拥有如此大的质量了。不过还有一个效应：胶子不仅会附着在夸克上，还会彼此黏连。这意味着理论上可以仅凭胶子构建出一种粒子，不需要任何夸克参与——这就是胶球。

在粒子动物园中，存在着令人眼花缭乱的亚原子粒子。与搜寻胶球特别相关的是 1974 年发现的所谓 J/ψ 粒子，它是一种介子，由一个粲夸克和一个反粲夸克组成。当这些粒子衰变时，会产生大量胶子以及被称为强子的复合粒子，因此物理学家长期以来一直认为这是寻找胶球迹象的最佳实验场景。据天体物理学家 Ethan Siegel介绍，要被视为可能的胶球，粒子必须具有零自旋、无电荷以及奇宇称等特性。