北京譜儀Ⅲ實驗發現質子反質子束縛態存在新證據

中新網北京4月19日電(記者 孫自法)記者4月19日從中國科學院高能物理研究所(高能所)獲悉，作為北京正負電子對撞機核心科研裝置，北京譜儀Ⅲ實驗最新發現一個質量為1882兆電子伏特(MeV)的共振結構X(1880)，很可能為質子-反質子束縛態。

這項粒子物理領域重要研究成果由中國科學院高能所房雙世研究員、博士研究生陳通和廣西師范大學秦麗清副教授等北京譜儀Ⅲ合作組成員共同完成，并被選為亮點論文于近日在國際專業學術期刊《物理評論快報》發表，同時被美國物理學會以“一個新亞原子粒子的證據”為題對外發布。

本次研究成果的示意圖。中國科學院高能所/供圖

科研團隊介紹說，質子是構成原子核的基本粒子之一，而反質子則是質子的反物質對稱粒子，具有和質子相同的質量但帶有相反的電荷。當質子和反質子相遇時，它們會相互湮滅，釋放出巨大的能量。然而，一些理論預測質子和反質子也可以通過強相互作用力結合形成一種壽命極短的狀態，稱為質子-反質子束縛態。尋找這樣的新型強子態是高能物理實驗的重要目標之一。

早在2013年，北京譜儀Ⅲ實驗在研究J/ψ粒子衰變成一個光子和3對正負π介子的過程時，首次在該過程中發現了新共振結構X(1840)，其質量恰好位于質子-反質子質量閾值附近，但略低于該閾值，對該共振結構的深入研究對理解其性質至關重要。

當前，北京譜儀III實驗已采集100億 J/ψ衰變事例，其統計量是之前研究使用數據樣本的50倍，為進一步開展相關研究奠定了堅實基礎。研究人員利用這批數據，在質量譜上首次觀測到一種反常結構，該結構由兩個共振結構疊加形成，除2013年發現的X(1840)之外，還存在一個新的共振結構，被命名為X(1880)，其統計顯著性大于10倍標準偏差。

科研團隊表示，X(1880)這個新共振結構的質量恰好比一個質子和一個反質子之和略重一點，其性質很像是質子-反質子束縛態，為質子-反質子束縛態的存在提供了新的實驗依據。

據了解，本項研究中，北京譜儀Ⅲ探測器維護和離線軟件團隊、北京正負電子對撞機加速器運行維護團隊為數據采集與分析做出重要貢獻。(完)