2025年4月5日,科学突破奖(Breakthrough Prize)基金会在美国洛杉矶正式公布了2025年科学突破奖获奖名单。包括南京师范大学CMS团队成员在内,来自全球超过70个国家的13,508位科学家共同获得2025年基础物理学突破奖,以表彰他们在大型强子对撞机(LHC)上的突出贡献,包括“对希格斯粒子性质的精确测量、发现新的强相互作用粒子、研究稀有过程与物质-反物质不对称性,以及对自然界最短距离与最极端条件的探索”。本次突破奖的授予对象覆盖了欧洲核子研究中心(CERN) LHC的四大实验——ATLAS、CMS、ALICE和LHCb合作组,他们将分享300万美元的奖金。本次科学突破奖是对全球基础粒子物理集体科研努力的高度肯定[1],图1为CMS合作组获奖新闻。

(图1)
南京师范大学CMS团队在所表彰的“发现新的强相互作用粒子”领域做出了自己的独特贡献。南京师范大学CMS研究团队主导了对Run 2阶段CMS实验采集的13 TeV质子-质子对撞数据分析,在J/ψJ/ψ不变质量谱中观测到三个共振态,暂定名为X(6600)、X(6900)和X(7100),其中X(6600)与X(7100)为世界首次报道,显著度超过5σ和4.7σ,而X(6900)在此前已被LHCb发现。进一步研究发现,这三个共振态之间存在干涉现象, 图2所示为J/ψJ/ψ不变质量谱干涉模型的拟合结果。该研究成果已于2024年发表于国际顶级期刊《Physical Review Letters》[2]。
2025年,由南京师范大学和复旦大学为主体的中国CMS团队(包含清华大学、中山大学、河南师范大学(非正式合作组成员)、郑州大学(非正式合作组成员))再次主导了基于CMS实验Run 3阶段采集的更大规模数据对 J/ψJ/ψ衰变道的进一步分析。在CMS合作组公布的初步结果中[3],该分析以远高于5σ的统计显著性不仅确认了X(6600)、X(6900)和X(7100)三种共振态的存在,还首次确证了三者之间存在显著干涉效应,明确排除了非干涉模型,如图3所示。
至此,南京师范大学CMS团队主导了在J/ψJ/ψ不变质量谱中首次观测到两个共振态X(6600)和X(7100),证实了X(6900)。这三个目前已确认的结构可能共同构成一个由四个粲夸克组成的“全粲四夸克态”径向激发家族,这一成果有助于深入理解多夸克态的形成机制。目前南京师范大学、清华大学和复旦大学CMS团队在对这三个共振态的其他衰变道寻找以及性质测量方面也取得了一些初步结果[4]。

(图2)

(图3)
南京师范大学CMS团队由易凯教授在2019年建立,2024年12月我校前沿物理与交叉科学研究院专门设立了高能物理中心,进一步推动学校在高能粒子物理领域的深入研究。此次南京师范大学CMS团队与全球科学家共同分享基础物理学突破奖,不仅是对过去工作的认可,更是对中国科学家在未来基本粒子研究中承担更大角色的鼓舞与激励。
南京师范大学CMS团队获奖人员名单[5](按字母顺序):Gerry Bauer,Jiahua Chen 陈嘉华,Jinjing Gu 顾晋京,Bolin Li李伯林,Hui Wang 王徽,Hongwei Wen 温宏伟,Kai Yi 易凯,Jingqing Zhang 张敬庆。
参考信息:
[1] 2025年基础物理学突破奖获奖者: https://breakthroughprize.org/Laureates/1
[2] New Structures in the J/ψJ/ψ Mass Spectrum in Proton-Proton Collisions at √𝑠=13 TeV https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.111901
[3] J/ψJ/ψ spectroscopy in the four-muon final state using Run 3 data http://cds.cern.ch/record/2929472?ln=en
[4] Search for X(6900) in the ψ(2S)J/ψ channel at CMS http://cds.cern.ch/record/2929529?ln=en
Spin-parity analysis of the J/ψJ/ψ structure in the four-muon invariant mass spectrum http://cds.cern.ch/record/2929605
[5] 2025年基础物理学突破奖获奖者CMS实验组获奖者名单 https://breakthroughprize.org/Laureates/1/L3994