在高能物理的神秘世界里，北京正負電子對撞機如同一個微觀世界里的“粒子工廠”，在這里，正負電子像兩列高速列車以接近光速迎面對撞。當這些高速粒子相遇時，會發(fā)生怎樣的奇妙變化？撞出去的粒子又去哪了？讓我們一探究竟。

正負電子對撞的“魔法”時刻

正負電子在北京正負電子對撞機240米長的真空儲存環(huán)中，被加速到接近光速后，通過精確控制的磁場引導，在指定點發(fā)生對撞。對撞后的正負電子，它們會瞬間湮滅，但并沒有“粉身碎骨”，而是遵循愛因斯坦的質能方程（E=mc2），瞬間轉化為純粹的能量，又在量子漲落中“變”為新的粒子——可能是μ子、π介子、K介子，甚至是罕見的J/ψ粒子或新物理信號。這一過程如同“物質-能量-物質”的魔法，卻嚴格受自然法則支配。

粒子的“逃亡”與“落網(wǎng)”

新粒子誕生后，攜帶能量向四面八方開始“大逃亡”，但壽命極短（如π±介子僅2.6×10-8秒，即π±介子經(jīng)過一億分之一秒就衰變?yōu)槠渌Ｗ樱５鼈儫o法逃脫科學家布下的“天羅地網(wǎng)”——北京譜儀Ⅲ（BESⅢ）。這臺重達600噸的探測器如同一個巨型洋蔥，層層包裹對撞點。它就像一個超級“照相機”，能夠捕捉到這些高速粒子的軌跡、能量和種類。

粒子去向的科學意義

對撞產(chǎn)生的粒子信息被轉化為海量數(shù)據(jù)，通過計算機系統(tǒng)進行處理和分析。科學家們利用這些數(shù)據(jù)，可以“重建”出對撞過程，了解粒子的性質和反應機制。

例如，2024年，北京譜儀III合作組曾首次測得X(2370)粒子的量子態(tài)性質，其質量、產(chǎn)生和衰變性質與人們長久以來尋找的膠球特性一致。這一發(fā)現(xiàn)成為支持膠球存在的強有力實驗證據(jù)，為理解強相互作用提供了新視角。在2022年，依托北京正負電子對撞機的北京譜儀III實驗，科研合作組完成了世界上最精確的正反科西超子衰變參數(shù)和不對稱性測量，為正反物質不對稱性的探索開創(chuàng)了新的實驗方法。

結語

北京正負電子對撞機撞出去的粒子，最終都落入了北京譜儀這個敏銳的“眼睛”，化作科學家們解讀宇宙奧秘的密碼。這些粒子看似“消失”，實則卻成為人類探索微觀世界的重要證據(jù)。BEPC的終極目標并非“捕捉”粒子，而是解碼物質本源。每一次對撞，都是在為人類知識的版圖增添新的邊疆，讓我們對這個由基本粒子構成的宇宙有更深入的理解。這些“撞出去的粒子”已成為“科學寶庫”和書寫宇宙的語言。因為，下一次對撞的火花，或許就是打開新物理大門的鑰匙。

正如鄧小平同志在1988年視察北京正負電子對撞機工程時所言：“中國必須在高科技領域占有一席之地?！比缃?，北京正負電子對撞機及其后續(xù)改造工程BEPCII，正持續(xù)為我國在高能物理領域的國際領先地位提供強大支撐。

出品：科普中國

作者：楊超（深圳理工大學科普主管、中國科普作家協(xié)會會員）

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