北京譜儀Ⅲ實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量為1882 MeV的共振結(jié)構(gòu)X（1880）或?yàn)橘|(zhì)子-反質(zhì)子束縛態(tài)。4月9日，相關(guān)研究成果作為亮點(diǎn)論文，發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。同時(shí)，美國(guó)物理學(xué)會(huì)報(bào)道了這一成果。

質(zhì)子是構(gòu)成原子核的基本粒子之一。而反質(zhì)子是質(zhì)子的反物質(zhì)對(duì)稱粒子，具有與質(zhì)子相同的質(zhì)量卻帶有相反的電荷。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，有理論預(yù)測(cè)質(zhì)子和反質(zhì)子可以通過強(qiáng)相互作用力結(jié)合形成壽命極短的狀態(tài)即質(zhì)子-反質(zhì)子束縛態(tài)。

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)，發(fā)現(xiàn)了新共振結(jié)構(gòu)X（1840）。X（1840）的質(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。

北京譜儀III實(shí)驗(yàn)采集了100億?J/ψ衰變事例，為開展相關(guān)研究奠定了基礎(chǔ)。利用這批數(shù)據(jù)，該研究在3（π⁺π^-）質(zhì)量譜上觀測(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，也就是2013年發(fā)現(xiàn)的X（1840）以及被命名為X（1880）的新共振結(jié)構(gòu)。X（1880）的質(zhì)量和寬度分別為1882.1±1.7±0.7 MeV和30.7±5.5±2.4 MeV，且統(tǒng)計(jì)顯著性大于10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差。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)類似質(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)。

上述成果由中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所和廣西師范大學(xué)等北京譜儀Ⅲ合作組成員完成。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)的加速器運(yùn)行維護(hù)團(tuán)隊(duì)為數(shù)據(jù)采集和分析工作做出了貢獻(xiàn)。

論文鏈接

美國(guó)物理學(xué)會(huì)新聞報(bào)道鏈接

核子-反核子束縛態(tài)示意圖