北京正负电子对撞机(BEPC)是我国第一台大科学装置，1988年10月建成，被《人民日报》称为“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”。2004—2008年，BEPC进行了重大改造，对撞亮度提高了80倍以上，成为国际上最先进的双环对撞机之一，也是粲能区迄今为止亮度最高的对撞机。北京谱仪III(BESIII)是运行在BEPCII上唯一的粒子物理实验，通过正负电子对撞研究物质的基本结构。BESIII实验国际合作组由来自11个国家和地区的55个成员单位、400多位科学家组成。自2009年运行以来，BESIII合作组在强子谱、粲偶素和类粲偶素以及粲物理研究等方面取得多项重大物理成果。

粒子物理夸克模型认为介子由一个夸克和一个反夸克，重子是由三个夸克或三个反夸克组成。夸克模型的预言与很多实验事实一致，表明它非常成功。然而描述夸克之间强相互作用的标准动力学理论——量子色动力学并不排除这些常规强子以外的其他粒子的存在，如混杂态(除夸克外还有激发的胶子)、分子态(两个或多个介子或重子束缚在一起)、多夸克态(含四个夸克或更多)、胶子球(只含胶子不含夸克)等。实验上人们对非常规强子——奇特强子态的寻找一直没有停止，但长期没有发现可靠的证据表明已观测到它们的存在。

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。相关研究论文发表在2013年6月21日Physical Review Letters上。这一发现得到了国际物理学界的高度评价。Nature杂志发表了题为“夸克‘四重奏’打开了物质世界一扇崭新的大门”的新闻报道，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”；2013年12月30日，美国物理学会在其主办的Physics杂志公布了2013年物理学领域11项重要成果，“发现四夸克物质”位列榜首。

北京谱仪Ⅲ

随后，BESIII合作组又发现了Zc(4020)和Zc(4025)，它们极有可能是Zc(3900)质量较高的伴随态；发现了Zc(3900)和Zc(4020)的中性态；确定了Zc(3900)的自旋宇称量子数。这些发现揭示了可能的四夸克物质谱系的存在，对于理解物质结构有重要意义。Zc(3900)和Zc(4020)等奇特强子态的发现，将我国的强子物理实验研究推进了一大步，BESIII实验已步入奇特态强子研究领域的国际最前列。BEPC和BEPCII是大量高技术的集成，并成为众多高新技术的源泉和高新技术产业的摇篮。BEPC和BEPCII的许多关键部件的研制采取了世界上独一无二的方法，大量采用国际先进技术，填补了我国加速器领域的多项空白，使国内企业在相关技术领域有了大幅度提高和突破，带动了我国机械、电子工业技术的高科技发展，大大提升了我国加速器设备制造及相关高技术产业能力，推进了我国医用加速器、辐照加速器和工业CT等产业的发展。国内很多企业在参与BEPC和BEPCII的建造过程中实现了跨越式发展。

另外，在建设BEPC和开展高能物理实验国际合作中，高能物理所在国内率先实现计算机国际联网，1986年进入国际Internet，90年代初引进了www网页，并向全国推广，对我国网络技术的发展起到了巨大的推动作用。

左图 BESIII实验发现的带电类粲偶素 Zc(3900)；右图 它可能的夸克结构示意图

人类对微观世界物质组成的探索是无止境的。粒子物理学的研究表明，组成原子核的质子和中子并不是最“基本”的粒子，它们其实都是由三个夸克组成的。实验上已经发现了六种夸克，按其质量从轻到重排序为：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。其中粲夸克的质量约为质子质量的1.5倍。一对粲夸克和反粲夸克可以组成一个被称作粲偶素的介子家族。北京正负电子对撞机的对撞能量正好设定在产生粲偶素的能区，是目前国际上粲粒子能区亮度最高的加速器。北京谱仪合作组(BESIII)在粲物理实验研究中取得了多项国际领先的成果，其中类粲偶素四夸克态的发现就是最突出的成果之一。传统的夸克模型只包含由三个夸克组成的重子和一对正反夸克组成的介子。BESIII发现的Zc(3900)和Zc(4020)等共振结构很可能是一种新型强子，即所谓的“四夸克态”，它们由含有粲夸克和轻夸克的两个夸克和两个反夸克组成，其中包括由一对粲介子组成的粲介子分子态。“四夸克态”的发现和确认将是对传统夸克模型强子分类的突破，对于理解物质世界的组成和强相互作用的本质具有重要意义。这也标志着在新型强子态研究领域BESIII实验已步入国际最前列。

赵光达 中科院院士、粒子物理学家，北京大学物理学院理论物理所教授。1994年被评为国家有突出贡献的中青年专家。1997年获周培源物理奖。在粒子物理学的强子物理和量子色动力学等方面做出了突出贡献。