几乎所有日常可见物体都具有质量，而质量从何而来一直是基础物理的重要问题。现代物理学观点认为，物质的质量与其同物理真空的相互作用有关；真空并非“空无一物”，而是具有复杂结构。研究由介子与原子核结合形成的“介子核”系统，被认为有助于探测强核力行为以及高密度环境下真空结构的变化。

一项国际合作最新实验报告称，研究人员获得了暗示一种此前未被直接观测、但在理论上被预测存在的奇异束缚态——η′介子核——的证据。相关成果已发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）。

理论上，寿命极短（不到千万分之一秒）的介子在特定条件下可能被暂时束缚在原子核内，形成奇异的束缚系统。对介子核的测量可为理解将原子核结合在一起的强核力提供信息，并帮助研究极高密度条件下真空结构可能发生的变化。

研究团队表示，η′介子是其中备受关注的对象。资深作者伊田桥健太（Kenta Itahashi）指出，η′介子相较相关粒子“异常沉重”，物理学家预计其质量在核物质中会发生变化；若能观测到这一现象，将为粒子质量生成机制提供重要信息。

为寻找η′介子核，合作团队在德国GSI亥姆霍兹重离子研究中心利用粒子加速器开展高精度实验。实验中，研究人员用高能质子束轰击碳靶以产生可能的η′介子核态：质子束激发碳核后产生η′介子，后者以一定概率与碳核形成束缚态。

团队通过高分辨率能谱仪碎片分离器（FRS）分析反应中向前产生的氘核能量，并据此测量碳核的激发能。同时，研究人员使用名为WASA的探测器（最初由瑞典乌普萨拉开发制造），选择性测量逃逸靶材的高能质子，以寻找η′介子在核内产生并被捕获后的衰变信号。

第一作者关谷亮平（Ryohei Sekiya）表示，结合FRS与WASA的新实验装置，使团队能够识别与η′介子核理论特征相符的数据结构，并据分析认为束缚态确有形成。

研究人员称，实验获得的碳核激发谱显示出η′介子核可能形成的迹象；团队同时发现η′介子在核物质中质量可能降低，这与理论预测一致，并为粒子性质在超高密度环境下的变化提供了实验线索。

伊田桥健太表示，这些测量为介子在核物质中的行为提供了新的信息，有助于推进对“物质如何获得质量”以及“原子核内部真空结构如何变化”等基础问题的研究。团队计划开展进一步实验，以提升测量精度并寻找更多衰变信号，从而对η′介子核的存在作更严格确认。