编者按：近年来，在国家自然科学基金委员会的资助下，一大批在国内外具有重要影响的科研成果脱颖而出。本报从今天起开设“走基层 看创新——重大科研成果见闻”栏目，报道介绍一批2013年在国家自然科学基金资助下产生的重大成果。
人们对于构成物质世界的基本粒子的探索，总是永无止境。
在很长一段时间内，原子被认为是构成物质的最小微粒。直至20世纪初，物理学家才发现原子并不是最小的微粒。原子由原子核和电子组成，而原子核又由质子和中子组成，质子和中子则由更小的“小不点”——夸克组成。所有的物质均由6种夸克和6种轻子（如正、负电子，中微子等）组成，物理学家将其统称为“基本粒子”。
如今，中国的科学家正在这一舞台上作出重要贡献。去年3月，北京谱仪（BES）Ⅲ实验国际合作组宣布发现了可能的四夸克态Zc（3900）。今年，该合作组再度宣布发现性质类似的Zc（4020）/Zc（4025）。
在探索物质基本粒子的道路上，北京谱仪实验组的科学家正在大步前行。
有点幸运的收获
传统的夸克模型认为，介子由一个夸克和一个反夸克组成，重子由三个夸克或三个反夸克组成。介子和重子统称为强子，但在高能物理领域，描述强相互作用的理论并不排除以其他方式组成的粒子，例如多夸克态、胶子球、夸克胶子混杂态等。
长期以来，科学家对这些奇特强子的寻找从未止步。“尽管国际上很多实验对强子谱进行了广泛研究，发现了一系列新的共振结构，但由于数据的匮乏和理论的局限，尚不能确定这些粒子的属性。”中科院高能所所长王贻芳介绍说。
北京谱仪实验的科学家在“偶然”中发现了可能的奇特态粒子。
中国科学院大学教授、北京谱仪Ⅲ实验国际合作组联合发言人郑阳恒介绍说，2005年科学家发现一个用夸克模型很难解释的奇特粒子Y（4260）。“我们在Y（4260）能区获取数据样本，试图对其性质进行进一步探索。在这一过程中，北京谱仪实验Ⅲ国际合作组发现了Zc（3900）。可以说，我们是比较幸运的。” 2013年3月26日，BESⅢ合作组对外宣布了这一发现。由于Zc（3900）含有一对正反粲夸克且带有和电子相同或相反的电荷，提示其至少含有四个夸克——这极有可能是科学家长期寻找的介子分子态或四夸克态。
成功离不开基金委的资助
中国科学家的发现得到国际物理学界的高度评价。
《自然》杂志、《物理评论快报》等纷纷对该成果进行报道。国际物理学顶级期刊、美国物理学会主编的《物理》杂志将其选为2013年国际物理学领域重要成果。
在王贻芳看来，尽管BESⅢ实验国际合作组采取国际合作组织的形式进行科学研究，但其实验装置在中国，“基本上都基于高能所北京正负电子对撞机上的大型通用探测器”。因此，90%以上的实验基础设施和软件建设都由中国科学家完成，80%左右的数据分析也是由中国科学家承担。
北京谱仪Ⅲ实验国际合作组发言人、中科院高能所研究员沈肖雁表示，北京谱仪实验得到基金委、科学院和科技部的长期支持，对实验组不间断的经费支持使合作组的研究不断取得突破。
她介绍说，从2009年到2014年，该项目科研人员得到多个基金委重点、面上及青年基金项目的支持，获得经费约3000万元；获得基金委和科学院联合基金项目的批准经费约2500万元。“近5年来，有两人得到基金委杰出青年基金资助，1人得到优青资助，已培养博士后12人、博士65人、硕士35人。”
“在基金项目的支持下，目前国内高校的高能物理实验队伍也在不断壮大。”沈肖雁说。
探索永无止境
对于未知奇特态粒子的探索，科学家的脚步从未停止。
2014年，北京谱仪Ⅲ合作组又在进一步的实验中发现了与Zc（3900）性质类似的Zc（4020）/Zc（4025）。实验结果表明，Zc（3900）与此前发现的X（3872）、Y（4260）等粒子之间可能存在实质性的关联，应放在统一的框架内进行理论研究。
自今年2月以来，合作组已在4.6千兆电子伏和4.42千兆电子伏能量处采集了大量数据。科学家希望能利用新的数据获得进一步发现。
“为何选择在这两个能区获取数据？因为我们希望寻找到可能的、质量更高的Zc（3900）的伴随态。”沈肖雁介绍说，科研人员希望能发现更多的可能的多夸克物质，并对其性质作进一步探索和研究。
“对超出传统夸克模型的新型强子态的寻找，一直是北京谱仪Ⅲ实验最重要的物理目标之一。Zc（3900）等新共振态的发现，为寻找和研究新型强子态开启了一扇大门。”沈肖雁表示。
未来科学家能否有新的发现？能否真正揭示这些奇特态粒子的真面目？对于这样的问题，北京谱仪Ⅲ实验国际合作组执行委员会委员、清华大学教授高原宁给出了意味深长的答案：“对于科学家来说，很多时候你并不知道将得到什么样的结果。如果你提前知道答案，也许你根本不会去做。”
或许，这才是科学研究真正的魅力所在。
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