北京谱仪Ⅲ实验发现质子反质子束缚态存在新证据

中新网北京4月19日电(记者 孙自法)记者4月19日从中国科学院高能物理研究所(高能所)获悉，作为北京正负电子对撞机核心科研装置，北京谱仪Ⅲ实验最新发现一个质量为1882兆电子伏特(MeV)的共振结构X(1880)，很可能为质子-反质子束缚态。

这项粒子物理领域重要研究成果由中国科学院高能所房双世研究员、博士研究生陈通和广西师范大学秦丽清副教授等北京谱仪Ⅲ合作组成员共同完成，并被选为亮点论文于近日在国际专业学术期刊《物理评论快报》发表，同时被美国物理学会以“一个新亚原子粒子的证据”为题对外发布。

本次研究成果的示意图。中国科学院高能所/供图

科研团队介绍说，质子是构成原子核的基本粒子之一，而反质子则是质子的反物质对称粒子，具有和质子相同的质量但带有相反的电荷。当质子和反质子相遇时，它们会相互湮灭，释放出巨大的能量。然而，一些理论预测质子和反质子也可以通过强相互作用力结合形成一种寿命极短的状态，称为质子-反质子束缚态。寻找这样的新型强子态是高能物理实验的重要目标之一。

早在2013年，北京谱仪Ⅲ实验在研究J/ψ粒子衰变成一个光子和3对正负π介子的过程时，首次在该过程中发现了新共振结构X(1840)，其质量恰好位于质子-反质子质量阈值附近，但略低于该阈值，对该共振结构的深入研究对理解其性质至关重要。

当前，北京谱仪III实验已采集100亿 J/ψ衰变事例，其统计量是之前研究使用数据样本的50倍，为进一步开展相关研究奠定了坚实基础。研究人员利用这批数据，在质量谱上首次观测到一种反常结构，该结构由两个共振结构叠加形成，除2013年发现的X(1840)之外，还存在一个新的共振结构，被命名为X(1880)，其统计显著性大于10倍标准偏差。

科研团队表示，X(1880)这个新共振结构的质量恰好比一个质子和一个反质子之和略重一点，其性质很像是质子-反质子束缚态，为质子-反质子束缚态的存在提供了新的实验依据。

据了解，本项研究中，北京谱仪Ⅲ探测器维护和离线软件团队、北京正负电子对撞机加速器运行维护团队为数据采集与分析做出重要贡献。(完)