物质世界的基本构成一直是科学界探索的核心命题。近期，中国科学技术大学联合美国肯特州立大学、布鲁克海文国家实验室等机构组成的STAR国际实验组，在核子内部结构研究中取得突破性进展。通过高能原子核对撞实验，研究团队首次发现核子内部可能存在一种携带重子数但无电荷的奇特结构，这一发现对沿用半个多世纪的朴素夸克模型构成重大挑战，相关成果已发表于国际顶级学术期刊《科学》。
核子作为构成原子核的基本粒子，承载着宇宙中可见物质超过99%的质量。传统理论认为，核子由夸克和胶子组成，其中夸克携带分数电荷和重子数，胶子则作为强相互作用的媒介粒子存在。然而，中国科大重离子碰撞物理课题组通过精密实验发现，现有模型无法完整解释核子在高速碰撞中的减速行为。实验数据显示，当金原子核以接近光速对撞时，核子被减速的程度与理论预测存在显著偏差，这种差异指向核子内部可能存在新的结构单元。
研究团队采用双管齐下的实验策略：一方面通过原子核-原子核对撞测量核子减速参数，另一方面利用光子-原子核碰撞进行独立验证。两种实验均显示，核子减速过程与"Y"型胶子结理论高度吻合。这种由三个胶子构成的特殊结构具有独特性质——它不携带电荷和色荷，却能运输一个单位重子数，恰好解释了实验中观测到的重子减速异常现象。更关键的是，当研究人员测量减速重子与电荷数的比例时，发现实际电荷数仅为理论预期值的一半，这进一步证实核子内部存在既携带重子数又不贡献电荷的未知组分。
该发现对粒子物理标准模型构成重要补充。传统模型中，重子数守恒依赖于夸克组分，而新发现的胶子结结构提供了重子数传输的全新机制。研究负责人指出，这种结构可能类似于胶子场的拓扑激发态，其存在将重塑人类对强相互作用本质的理解。目前，全球多个高能物理实验室已开始设计验证实验，欧洲核子研究中心（CERN）计划在大型强子对撞机（LHC）上开展相关探测。
这项突破性研究得到国家自然科学基金等多个科研机构资助。实验核心团队包括中国科大唐泽波教授及其培养的博士研究生，他们在数据采集和理论分析中发挥了关键作用。研究过程中，团队开发了新型粒子探测算法，将重子数测量精度提升至前所未有的水平，为后续研究奠定了技术基础。随着更多实验数据的积累，科学家有望揭开量子色动力学领域这一重大谜团。
