2013年最重要物理学成果花落中国-观察者网

北京谱仪实验国际合作组（BESIII合作组）于2013年3月发现的四夸克物质Zc（3900），入选美国物理学会（APS）《物理》杂志评选的2013年国际物理学领域重要成果，并在11个入选项目中位列第一。同时入选的还有中科大在量子计算机领域取得的成果。

四夸克物质Zc（3900）内部结构示意图

北京谱仪发现全新粒子

美国物理学会主编的《物理》杂志2013年12月30日公布了2013年国际物理领域重要成果，北京谱仪国际合作组的成果“发现四夸克物质”位列十一项进展之首。

该杂志网站称：“以前所有的实验都告诉我们，夸克总是两个或三个一起出现。今年夏天，在中国的北京谱仪Ⅲ合作组和在日本的Belle合作组报道，在高能正负电子对撞中发现了一个‘神秘粒子’，其中含有四个夸克。虽然人们对这个被称为Zc（3900）粒子的性质有多种解释，但‘四夸克态’的解释得到了更多关注。北京谱仪Ⅲ之后又发现了一系列含四个夸克的粒子。”

据介绍，这个评选在物理学界极有公信力和影响力，入选成果在物理学界内外都曾引起轰动。同时，评选还综合考虑了成果在网络上的影响力、创新性，以及产生更先进技术的可能性等。

四夸克物质Zc（3900）的共振结构

BESIII合作组于2013年3月宣布发现了一个新的共振结构Zc（3900），因为其中含有一对正反粲夸克且带有和电子相同或相反的电荷，提示其中至少含有四个夸克——这极有可能是科学家们长期寻找的介子分子态或四夸克态。

这一发现立即引发了实验和理论研究的热潮，得到了国际物理学界的高度评价。《自然》杂志发表了题为《夸克四重奏开启物质世界新视野》的文章，强调“找到一个四夸克构成的粒子将意味着宇宙中存在奇特态物质”。《物理评论快报》的评论则指出“如果四夸克解释得到确认，粒子家族中就要加入新的成员，我们对夸克物质的研究就需要扩展到新的领域”。

在之后的研究中，BESIII合作组又取得了一系列成果：宣布发现了一种Zc（3900）新的衰变模式，并确定了其自旋—宇称量子数；在两个不同的衰变末态中发现了两个新的共振结构，分别命名为Zc（4020）和Zc（4025），它们极有可能是Zc（3900）的质量较高的伴随态；首次观测到X（3872）在Y（4260）辐射跃迁中的产生。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着实质性的关联，应当放在统一的框架内进行理论研究，探索它们的性质。

经过升级的北京正负电子对撞机

中国对撞机助力基础科学研究

北京正负电子对撞机（BEPC）是世界八大高能加速器中心之一，是我国第一台高能加速器，也是高能物理研究的重大科技基础设施；由长202米的直线加速器、输运线、周长240米的圆型加速器（也称储存环）、高6米重500吨的北京谱仪和围绕储存环的同步辐射实验装置等几部分组成，外型象一只硕大的羽毛球拍。

北京正负电子对撞机（BEPC）是在邓小平同志亲切关怀下建设的国家大科学装置，1984年10月动工兴建，1988年10月完成建设，成功实现正负电子对撞。1988年10月20日，《人民日报》报道这一成就，称“这是我国继原子弹、氢弹爆炸成功、人造卫星上天之后，在高科技领域又一重大突破性成就”。

北京正负电子对撞机自建成运行以来，迅速成为在20亿到50亿电子伏特能量区域居世界领先地位的对撞机，优异性能为我国开展高能物理实验创造了条件，取得了一批在国际高能物理界有影响的重要研究成果。BEPC是当时世界上唯一在τ轻子和粲粒子产生阈附近研究τ-粲物理的大型正负电子对撞实验装置，也是该能区迄今为止亮度最高的对撞机。

2004年至2008年，北京正负电子对撞机进行了重大改造工程，并新建了北京谱仪，性能处于该能区同类装置的国际领先地位，每天获取的数据提高了两个数量级，为研究提供了支撑。

据中科院高能所所长王贻芳介绍，在过去20多年中，北京同步辐射装置不仅为凝聚态物理、化学化工、生命科学、地球科学、环境科学、医学、计量学和光学等学科的基础研究及应用基础研究，提供了强有力的实验手段，还为一些国家重大需求提供了重要的技术支持。目前，北京同步辐射装置每年为100多个科研单位的500多个课题提供服务。2007—2012年，用户发表科技论文934篇，取得了一系列重要科研成果。

“破解量子黑客隐患”也入选

《物理》杂志评选出的其他10项研究成果分别为：太阳系外来客；暗物质探索依然不明朗；光波驻足一分钟；望远镜探测到古老宇宙光线扭曲；声音“激光”；氢原子宏观影像；小尺寸研究设备；马约拉纳费米子在纳米线中湮灭；量子研究长足进展；和黑洞的内部结构。

其中在量子研究领域，该杂志提到了中国科学家成功解决量子黑客隐患的成果。

中科大潘建伟院士及其同事张强、马雄峰、陈腾云等“利用测量器件无关量子密钥分发解决量子黑客隐患”的研究成果，发表在2013年9月24日出版的国际权威物理学期刊《物理评论快报》上，得到美国《科学》杂志、美国物理学会《物理》杂志和英国著名新闻刊物《经济学人》等多家刊物专题报道。

据悉，这也是潘建伟及其同事在量子通信和量子计算领域的研究成果第十次入选欧洲物理学会或美国物理学会国际物理学“年度重大进展”，标志着中国在量子通信研究方向上继续保持着国际领先地位。