迄今为止发现的所有粒子都由物质构成：夸克和轻子，被各种作用力束缚在一起。8月5日，在巴西举行的国际高能物理大会上，一个实验项目宣布了物理学最接近打破这一规则的结果。北京正负电子对撞机上的BESIII合作组报告称，一个名为X(2370)的粒子的主导成分是胶球，一种完全由力的载体构成、内部不含任何物质的物体。这一结果建立在15年的数据和100亿次粒子衰变之上，被美国、以色列及其他地区的物理学家誉为持续半个世纪之久的搜寻的顶峰：第一次看到由纯粹作用力构成的物质。
这一预言与标准模型中的任何内容一样奇特。将夸克束缚在质子和中子内部的强力由名为胶子的粒子承载，正如电磁力由光子承载一样。但类比到此为止。光子不带电荷，因此彼此穿过时互不作用。胶子带有自身的电荷，称为色荷，而在量子色动力学（强相互作用理论）的数学框架中，这种电荷使胶子相互吸引。两个胶子可以结合成一个只含胶子的粒子。该理论的非阿贝尔结构，即令这种结合成为可能的性质，于20世纪70年代通过渐近自由在高能条件下得到验证；渐近自由指的是强相互作用在短距离上减弱的发现，戴维·格罗斯、弗兰克·维尔切克和戴维·波利策因这一发现分享了2004年诺贝尔奖。胶球正是同一理论在低能条件下的检验：如果胶子能够相互结合，量子色动力学便在一个其他任何测量都未曾触及的领域中得到证实。
搜寻之所以漫长，是因为猎物难以捉摸。在离散格点上模拟该理论的格点QCD预言，最轻的赝标量胶球（自旋为零、宇称为负的版本）质量介于2.3到3.0 GeV/c²之间，而质量2376 MeV/c²的X(2370)正落在这个区间。但纯粹的胶球在现实世界中并不存在。量子色动力学包含夸克，胶球会与夸克反夸克态混合，因此数十年来的候选者，其中最著名的是标量态f0(1710)，始终未能给出一个身份明确的粒子。这个领域需要的，是一个每项测量性质都指向同一结论的物体。
X(2370)于2011年在BESIII上发现，出自J/ψ粒子的辐射衰变；J/ψ是一种粲夸克反粲夸克态，其衰变会营造出富含胶子的环境，是产生胶球的理想场所。首次发现时的统计显著性超过6.4σ。2024年，合作组利用100亿个J/ψ事例，将粒子的自旋宇称确定为0⁻⁺，与赝标量胶球的预言相符，显著性超过9.8σ。新结果以最关键的属性为此案画上句号：X(2370)是味单态，意味着它完全不带任何夸克味。证据是一种优雅的缺席。具有这些量子数的味单态介子，被一种称为广义G字称的对称性禁止衰变为K*(892)K̄，而BESIII发现这一衰变被压低至2.7 x 10⁻⁶以下，对应分宽度低于2 MeV，远低于普通夸克态会表现出的15到200 MeV。该粒子还拒绝衰变成含有ω或φ介子的态，这些介子带有上、下夸克和奇异夸克的味特征。它在每一个衰变道中的表现，都恰好符合一个由纯粹作用力构成的粒子应有的行为。
公告的措辞很重要：BESIII合作组说的是胶球是X(2370)的主导成分，而不是说X(2370)是纯胶球。这是理论所允许的最强表述。由于夸克的存在，每一个被观测到的胶球候选者都是混合物；格点计算表明，即使与粲偶素态的混合角小到只有2到5度，也能大幅提高粒子的产生率，同时使其衰变模式基本保持胶球的特征。所有其他解释，包括η-η′激发态、普通夸克反夸克态、多夸克组态和混杂组态，甚至类似质子反质子的重子偶素，都至少有一项测量性质对不上。预印本指出，主导的胶球成分是作出自然而完整解释所必需的，其他解释则不受青睐。
这一成就同样有赖于耐心的实验物理学。北京正负电子对撞机于2008年完成升级，搜寻胶球是明确列出的目标之一，此后BESIII累积了超过100亿个J/ψ衰变事例，是τ-粲能区世界上最大的样本。该合作组由中国主导、成员来自国际，结果以预印本形式发布在arXiv上，并在ICHEP的特别全体会议上作了报告，期刊论文将随后发表。公布成果时社交媒体上关于诺贝尔奖的猜测，恰恰只是猜测；物理学界真正庆祝的，是一个历经五十年终于得到证实的预言。
故事并未随着X(2370)而结束。赝标量胶球只是一个家族中的一员，它的同类，标量胶球和张量胶球，仍未被确认。识别出这个粒子的方法，即把质量、量子数、产生率，以及那些普通夸克态会衰变、而它却保持沉默的衰变道结合起来的方法，如今成为寻找它们的模板。在理论学家最初意识到力可以与力结合半个世纪之后，由纯粹作用力构成的粒子终于进入视野，随之而来的，是一种可供研究的新物质形态。
婷 翻译
来源：BESIII合作组。《Lightest 0⁻⁺ glueball as dominant constituent of X(2370)》。arXiv:2607.20366 [hep-ex]，2026年7月22日；中国科学院高能物理研究所，2026年8月6日；新华社，2026年8月6日；Phys.org/中国科学院，2026年8月6日；《南华早报》，2026年8月9日。