中新網(wǎng)北京4月19日電(記者 孫自法)記者4月19日從中國科學(xué)院高能物理研究所(高能所)獲悉，作為北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)核心科研裝置，北京譜儀Ⅲ實(shí)驗(yàn)最新發(fā)現(xiàn)一個(gè)質(zhì)量為1882兆電子伏特(MeV)的共振結(jié)構(gòu)X(1880)，很可能為質(zhì)子-反質(zhì)子束縛態(tài)。
這項(xiàng)粒子物理領(lǐng)域重要研究成果由中國科學(xué)院高能所房雙世研究員、博士研究生陳通和廣西師范大學(xué)秦麗清副教授等北京譜儀Ⅲ合作組成員共同完成，并被選為亮點(diǎn)論文于近日在國際專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》發(fā)表，同時(shí)被美國物理學(xué)會(huì)以“一個(gè)新亞原子粒子的證據(jù)”為題對(duì)外發(fā)布。
本次研究成果的示意圖。中國科學(xué)院高能所/供圖科研團(tuán)隊(duì)介紹說，質(zhì)子是構(gòu)成原子核的基本粒子之一，而反質(zhì)子則是質(zhì)子的反物質(zhì)對(duì)稱粒子，具有和質(zhì)子相同的質(zhì)量但帶有相反的電荷。當(dāng)質(zhì)子和反質(zhì)子相遇時(shí)，它們會(huì)相互湮滅，釋放出巨大的能量。然而，一些理論預(yù)測(cè)質(zhì)子和反質(zhì)子也可以通過強(qiáng)相互作用力結(jié)合形成一種壽命極短的狀態(tài)，稱為質(zhì)子-反質(zhì)子束縛態(tài)。尋找這樣的新型強(qiáng)子態(tài)是高能物理實(shí)驗(yàn)的重要目標(biāo)之一。
早在2013年，北京譜儀Ⅲ實(shí)驗(yàn)在研究J/ψ粒子衰變成一個(gè)光子和3對(duì)正負(fù)π介子的過程時(shí)，首次在該過程中發(fā)現(xiàn)了新共振結(jié)構(gòu)X(1840)，其質(zhì)量恰好位于質(zhì)子-反質(zhì)子質(zhì)量閾值附近，但略低于該閾值，對(duì)該共振結(jié)構(gòu)的深入研究對(duì)理解其性質(zhì)至關(guān)重要。
當(dāng)前，北京譜儀III實(shí)驗(yàn)已采集100億 J/ψ衰變事例，其統(tǒng)計(jì)量是之前研究使用數(shù)據(jù)樣本的50倍，為進(jìn)一步開展相關(guān)研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。研究人員利用這批數(shù)據(jù)，在質(zhì)量譜上首次觀測(cè)到一種反常結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由兩個(gè)共振結(jié)構(gòu)疊加形成，除2013年發(fā)現(xiàn)的X(1840)之外，還存在一個(gè)新的共振結(jié)構(gòu)，被命名為X(1880)，其統(tǒng)計(jì)顯著性大于10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差。
科研團(tuán)隊(duì)表示，X(1880)這個(gè)新共振結(jié)構(gòu)的質(zhì)量恰好比一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)反質(zhì)子之和略重一點(diǎn)，其性質(zhì)很像是質(zhì)子-反質(zhì)子束縛態(tài)，為質(zhì)子-反質(zhì)子束縛態(tài)的存在提供了新的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
據(jù)了解，本項(xiàng)研究中，北京譜儀Ⅲ探測(cè)器維護(hù)和離線軟件團(tuán)隊(duì)、北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)加速器運(yùn)行維護(hù)團(tuán)隊(duì)為數(shù)據(jù)采集與分析做出重要貢獻(xiàn)。(完)