【德国达姆施塔特讯】 日本与德国科研团队在德国GSI/FAIR研究中心完成的一项实验中，首次获得碳‑11原子核与η’介子（eta prime meson）之间束缚态存在的证据。研究人员表示，这一结果为研究自然界最强基本相互作用——强相互作用——如何参与质量的产生提供了新的实验依据。

来自理研和大阪大学的板桥健太（Kenta Itahashi）教授介绍，物理学目前区分四种基本相互作用力：引力、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。许多束缚体系由这些力维系，例如地球与月球由引力束缚，原子中带正电的原子核与带负电的电子通过电磁相互作用结合在一起。原子核内部，质子和中子则通过强相互作用彼此束缚。

除由三个夸克组成的质子和中子外，强相互作用还作用于包括介子在内的其他粒子。部分介子带负电，在极少数情况下可以在原子中替代电子，通过电磁相互作用与原子核形成类似“奇异原子”的结构。与此不同，η’介子是电中性粒子，无法通过电磁力与原子核结合，只能依靠强相互作用形成束缚态。研究团队指出，这类仅由强相互作用维系的介子‑核体系格外重要，因为它们可直接反映强相互作用的性质。

早在2005年，理论研究就预测了仅由强相互作用束缚的介子‑核系统可能存在，但相关实验搜索长期未能取得明确结果。本次实验由板桥教授及其合作者在GSI碎片分离器上实施，针对这一预言开展新的测量。

根据研究人员的说明，实验中一束质子以约光速96%的速度轰击碳‑12原子核。在反应过程中，入射质子从碳‑12核中夺取一个中子，两者结合形成一个氘核并向前飞出，剩余的碳‑11核处于高激发态。这一激发能量可以产生η’介子，在极少数情形下，生成的η’介子会与碳‑11核结合，形成一个寿命极短的束缚量子态。

团队报告称，测量结果显示了这一预期束缚态的迹象，其意义不仅在于首次探测到这类“奇异核态”。实验同时表明，η’介子在核物质环境中的有效质量出现降低。研究人员指出，这一发现有助于理解介子质量的来源：将η’介子内部夸克的质量简单相加，仅约占自由η’介子总质量的1%，其余部分与强相互作用密切相关。

研究团队表示，下一步计划开展改进后的后续实验，获取更多测量数据，以更精确地刻画束缚η’‑介子‑核系统的光谱性质，重点包括能级结构、结合能以及衰变宽度等参数。

相关成果已发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。论文题为《12C(p,d)反应在η’介子发射阈值附近的激发谱，伴随高动量质子同时测量》（Excitation Spectrum of the 12C(p,d) Reaction near the η′-Meson Emission Threshold with Coincident High-Momentum Proton Measurement），作者为 R. Sekiya 等，刊登于2026年《物理评论快报》136卷142501号，DOI：10.1103/6vsl-ng7x。