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，作為北京正負電子對撞機核心科研裝置，北京譜儀Ⅲ實驗最新發(fā)現(xiàn)一個質(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，并被選為亮點論文于近日在國際專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》發(fā)表，同時被美國物理學(xué)會以“一個新亞原子粒子的證據(jù)”為題對外發(fā)布。
本次研究成果的示意圖。中國科學(xué)院高能所/供圖科研團隊介紹說，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，它們會相互湮滅，釋放出巨大的能量。然而，一些理論預(yù)測質(zhì)子和反質(zhì)子也可以通過強相互作用力結(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)。尋找這樣的新型強子態(tài)是高能物理實驗的重要目標(biāo)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(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，對該共振結(jié)構(gòu)的深入研究對理解其性質(zhì)至關(guān)重要。
當(dāng)前，北京譜儀III實驗已采集100億 J/ψ衰變事例，其統(tǒng)計量是之前研究使用數(shù)據(jù)樣本的50倍，為進一步開展相關(guān)研究奠定了堅實基礎(chǔ)。研究人員利用這批數(shù)據(jù)，在質(zhì)量譜上首次觀測到一種反常結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由兩個共振結(jié)構(gòu)疊加形成，除2013年發(fā)現(xiàn)的X(1840)之外，還存在一個新的共振結(jié)構(gòu)，被命名為X(1880)，其統(tǒng)計顯著性大于10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差。
科研團隊表示，X(1880)這個新共振結(jié)構(gòu)的質(zhì)量恰好比一個質(zhì)子和一個反質(zhì)子之和略重一點，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驗依據(jù)。
據(jù)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(shù)據(jù)采集與分析做出重要貢獻。(完)