北京譜儀Ⅲ實驗發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量為1882 MeV的共振結(jié)構(gòu)X（1880）或為質(zhì)子-反質(zhì)子束縛態(tài)。4月9日，相關(guān)研究成果作為亮點論文，發(fā)表在《物理評論快報》上。同時，美國物理學(xué)會報道了這一成果。

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，它們會相互湮滅，釋放出巨大的能量。然而，有理論預(yù)測質(zhì)子和反質(zhì)子可以通過強相互作用力結(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，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實驗采集了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，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)計顯著性大于10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差。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)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驗依據(jù)。

上述成果由中國科學(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探測器維護和離線軟件團隊、北京正負電子對撞機的加速器運行維護團隊為數(shù)據(jù)采集和分析工作做出了貢獻。

論文鏈接

美國物理學(xué)會新聞報道鏈接

核子-反核子束縛態(tài)示意圖