欧洲核子研究中心大型强子对撞机的ATLAS实验取得重大突破——由山东大学李海峰教授团队参与的国际科研组首次观测到顶夸克-反顶夸克束缚态，这一被命名为"顶夸克偶素"的新粒子以8倍标准偏差的统计显著性确认存在，相关成果发表于权威学术期刊《物理学进展报告》。该发现推翻了传统理论中"顶夸克因寿命过短无法形成束缚态"的论断，标志着人类对物质基本结构的认知迈出关键一步。
作为已知最重的基本粒子，顶夸克质量约为氢原子核的184倍，但其寿命仅约10^-25秒。此前科学界普遍认为，这种极短的衰变时间使得顶夸克与反顶夸克无法通过强相互作用形成稳定束缚态。然而ATLAS实验团队通过分析大型强子对撞机产生的数万亿次高能碰撞数据，在特定能量尺度下捕捉到了顶夸克偶素的信号特征。这一新发现的粒子尺寸仅约0.01飞米（10^-17米），是目前已知最小的量子束缚系统。
研究负责人李海峰教授解释，束缚态的形成需要粒子间存在足够强度的相互作用力。顶夸克偶素的发现证明，尽管顶夸克寿命短暂，但其与反顶夸克之间的强相互作用强度足以克服快速衰变的影响。这一现象类似于地球与月球的引力束缚，尽管月球不断向外运动，但引力作用使其始终维持在轨道上。实验观测到的顶夸克偶素寿命比单个顶夸克延长了约三个数量级，为研究量子色动力学提供了全新视角。
作为国际高能物理领域最重要的合作项目之一，ATLAS实验汇聚了来自40多个国家的3000余名科研人员。中国科研团队在探测器研制、数据采集和理论分析等环节发挥关键作用，其中山东大学团队负责的硅微条探测器系统为精确测量顶夸克偶素的衰变产物提供了重要支持。该实验装置位于瑞士日内瓦郊外的地下隧道，通过将质子加速至接近光速进行对撞，模拟宇宙大爆炸后的极端物理环境。
此次发现具有双重里程碑意义：一方面完善了夸克模型的理论体系，至此自然界六种夸克对应的偶素态全部被实验证实；另一方面为寻找新物理提供了重要线索。顶夸克偶素独特的强相互作用特性，可能成为探索超出标准模型物理现象的敏感探针。欧洲核子研究中心已将该成果列为2025年度科研亮点，国际物理学界评价这是近三十年来顶夸克研究领域最重要的突破。
据参与研究的科学家透露，后续实验将聚焦于精确测量顶夸克偶素的性质参数，包括其质量、自旋和衰变模式等。这些数据不仅有助于验证量子色动力学的预测，还可能揭示暗物质粒子与标准模型粒子相互作用的潜在机制。随着大型强子对撞机升级计划的推进，更高能量的对撞实验有望揭开更多关于物质基本结构的奥秘。
