美公布GlueX實驗升級後首次實驗結果

據美國能源部下屬託馬斯傑斐遜國家加速器裝置實驗室（JLab）官網近日報道，其連續電子束加速器裝置（CEBAF）實驗組發布該裝置升級後首次GlueX粒子物理實驗結果，實驗產生了中性π和η兩種介子，並發現了這兩種粒子的形成機制。實驗結果證明，通過探測全新物質形態來研究「夸克禁閉」現象，即夸克不能單獨存在而是以成對或3個、5個一組出現，是完全可行的。

為研究原子核的夸克結構，CEBAF從2009年開始啟動耗資3.38億美元的升級改造，包括將能量從6GeV（吉伏，相當於10億電子伏特）提升到12GeV、改進計算設備並建造第4個開展GlueX粒子物理實驗的實驗大廳（Hall D）。

GlueX實驗使用相對低能量的電子束（其他加速器能量高達1000GeV）開展粒子物理學實驗，通過探測混合介子來研究膠子間強相互作用，揭示有關夸克的許多未解之謎。膠子是一種負責傳遞強核力的玻色子，能把夸克結合在一起形成質子、中子及混合介子。

JLab發言人柯蒂斯·梅爾教授表示，介子由一種夸克與其反夸克通過膠子場作用結合在一起，而混合介子中夸克間膠子場處於激活狀態，因此混合介子可以幫助核物理學家們研究粒子在激發態強膠子場下的特性，從而為研究亞原子粒子以及「夸克禁閉」打開大門。

這項發表在《物理評論C》上的研究結果來自去年春天的實驗數據，當時電子束能量已經達到12GeV，新的第4大廳已經投入運行，實驗中電子束轉換成9GeV的光子束，激發氫原子核中的夸克形成介子，為獲得介子形成機制提供了重要信息。

梅爾表示：「我們希望能證明，激發態膠子場是一種重要的物質結構，是至今還沒被觀測到的一種新型強子。」他們接下來會進一步分析這些實驗數據，並為今年秋天的新一輪實驗做好準備。