物質(zhì)世界究竟是由什么組成的？它們按什么規(guī)律“組裝”出了物質(zhì)世界？這是人類從有了智慧開始，就在探尋的問題。
分子、原子、電子、質(zhì)子、中子、夸克……對基本粒子的研究是近代科學(xué)發(fā)展的一條主線。然而，其中幾乎沒有來自中國的貢獻(xiàn)。
重大突破，發(fā)生在2013年。這一年的3月26日，北京譜儀（BESIII）實驗國際合作組正式宣布，發(fā)現(xiàn)首個“四夸克物質(zhì)”Zc（3900）。
成果的第一完成人、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員苑長征介紹，Zc（3900）粒子的壽命很短，會在10~23秒內(nèi)衰變?yōu)橐粋�帶電π粒子和一個J/ψ粒子，這一性質(zhì)與普通介子態(tài)完全不同。“一般來說，這一能區(qū)的粒子含有粲夸克和反粲夸克，稱為粲偶素粒子，都是中性的，不帶電荷。但Zc（3900）粒子不僅含有粲夸克和反粲夸克，還帶有和電子相同或相反的電荷。這就提示，Zc（3900）粒子至少含有4個夸克，是我們長期以來一直在尋找的一種新粒子。”
國際學(xué)術(shù)期刊《自然》認(rèn)為：“找到一個四夸克構(gòu)成的粒子將意味著宇宙中存在奇特態(tài)物質(zhì)”。《物理評論快報》評論：“如果四夸克解釋得到確認(rèn)，粒子家族中就要加入新的成員�！�
如今，這項成果榮獲2023年度國家自然科學(xué)獎二等獎。
中國科學(xué)院高能物理研究所所長、中國科學(xué)院院士王貽芳說：“這一成果是在北京正負(fù)電子對撞機(jī)及運(yùn)行于其上的北京譜儀上取得的。正負(fù)電子束流在儲存環(huán)中被不斷加速，然后在對撞點(diǎn)對撞，安裝在對撞點(diǎn)上的北京譜儀就像一個極其精密的攝像機(jī)，觀測并記錄下正負(fù)電子對撞后在納秒時間尺度內(nèi)發(fā)生的全部過程，包括各種次級粒子的能量、動量、飛行時間、空間位置等參數(shù)，供我們重建整個反應(yīng)過程以開展相關(guān)研究�！�
建成于1988年的北京正負(fù)電子對撞機(jī)，是我國第一個高能加速器。2008年，經(jīng)過一系列改造升級，北京正負(fù)電子對撞機(jī)II（BEPCII）和北京譜儀III（BESIII）擁有了更優(yōu)異的性能。中國科學(xué)院高能物理研究所研究員沈肖雁說：“現(xiàn)在1天內(nèi)獲得的數(shù)據(jù)約為過去的100倍，在國際上陶-粲能區(qū)的同類裝置中處于領(lǐng)先地位�！�
“正是因為有這樣的大國重器，我們才能率先取得突破�！敝袊茖W(xué)院高能物理研究所研究員李海波說，“隨后，BESIII合作組又取得了一系列成果，包括發(fā)現(xiàn)了Zc（3900）新的衰變模式、發(fā)現(xiàn)了它的高質(zhì)量伴隨態(tài)Zc（4020）和含奇異夸克的四夸克態(tài)Zcs（3985）等。我們密切結(jié)合實驗分析與理論研究，將逐步揭示這些奇特態(tài)粒子的性質(zhì)�！�
發(fā)現(xiàn)Zc（3900）和由此引發(fā)的理論和實驗研究還在繼續(xù)。今年5月，BESIII合作組首次測得X（2370）粒子的自旋和宇稱量子數(shù)，發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量、產(chǎn)生和衰變性質(zhì)都與科學(xué)界長久以來尋找的贗標(biāo)量膠球特性一致。王貽芳說：“我們相信，中國將對世界高能物理研究作出更大貢獻(xiàn)！”（記者 齊芳）