个人感觉，近十年物理学的重大的发现或突破主要集中在实验领域。前段时间听了几个关于强子混杂态的报告，这几年在实验中发现了几个强子混杂态，不知道算不算重大突破，但是个人感觉也是很重要的成就。

首先介绍一下强子与QCD的历史。对于强相互作用，历史上最开始是在实验以及宇宙射线中发现了参与强相互作用的粒子，后来称这些粒子均为强子。通过量子数对这些强子分类，可以分为两类，即重子和介子。重子最常见的就是质子和中子，这也是构成原子核的粒子；介子最常见的是

介子，这种介子最初是日本物理学家汤川秀树为了描述质子和中子的相互作用而引入的媒介粒子（类比于光子是电磁相互作用的媒介粒子）。

后来发现的强子越来越多，各种各样的强子有几百种，自然的大家就会想这些强子应该不是基本粒子。当时有很多种分类方法，不过在1961-1964年间，由Gell-Mann,Nishijima以及Nee'man的分类方法最为成功，这也是现在所说的夸克模型。通过夸克模型，当时实验中观察到的强子都可以被很好的用夸克组合出来，其中介子是由一个夸克和反夸克构成，一个重子是由三个夸克构成。如下图所示：

介子八重态的夸克构成

夸克模型只是假设了夸克是强相互作用的基本自由度，而描述夸克之间相互作用的理论是在70年代才逐渐建立起来的，也就是量子色动力学（QCD）。在QCD中，除了夸克作为基本自由度，还有传递强相互作用的媒介粒子——胶子，也是基本自由度。这样，描述强相互作用的基本框架就已经完成了。经过几十年的实验，这一套理论与实验符合程度令人惊讶。

除了上文说的介子和重子，夸克还能构成其它的形态吗？或者说，胶子和夸克还有除了介子和重子以为其它的存在形式吗？QCD中并不禁止四夸克态等形态的出现，实际上，在Gell-Mann最初提出夸克模型的文章中就提出过多夸克态

Gell-Mann的文章中提到了多夸克态

另外，通过对QCD研究发现，胶子不仅是作为传递夸克之间相互作用的媒介粒子，胶子本身也有直接的相互作用，可以抱团形成胶球，（类比与电磁相互作用，光子并没有之间的自相互作用，也没有光球）。多夸克态以及胶球等都属于混杂态。

既然这些态不被理论所禁止，那么就应该在自然界或者实验中找到这些态，否则就只能说明理论有问题。实际上，在本世纪就有很多实验发现了一些候选者，但是并不能完全确定。

2013年，北京正负电子对撞机BESIII实验组发现了四夸克态粒子Zc(3900)。一周后日本高能加速器Belle实验室发现了为同一种粒子的Z(3895)。这是第一个确定的四夸克态粒子。

2015年，在cern 的 LHCb实验组发现了五夸克态粒子

发现五夸克态

当然，也还有很多预言的混杂态没有被发现，比如说胶球。实际上，通过格点QCD的计算发现，胶球是可以存在的，这是直接通过QCD的理论对胶球进行确认。但是实验上该怎么发现呢？胶球可以单独存在，还是存在于强子内部？这些暂时都不完全清楚。实际上，有几个实验中发现的共振态就是包含胶球粒子的候选者。

还有一个很有意思的问题是，虽然我们对质量不是很高的强子做了很好的分类，但是在低于1GeV的范围内，标量粒子的性质仍然让人无法理解。如果按照传统的夸克介子模型，那么这些粒子的质量与计算矛盾。目前有很多人认为这些标量粒子或许是四夸克态。理论计算与实验也符合。

标量粒子

最后说一下研究混杂态的意义吧 。对于QCD的检测最主要的实验基本都集中在高能区域，这个是由QCD的特点决定的，对于低能QCD的理论计算是比较苦难的，而强子就处于低能QCD的能区。换句话说，目前我们比较确定QCD在高能区域对实验现象描述的很好，但是在低能区域却无法很好地描述。因此实验的检验本身就是对QCD理论的验证。

关于这种验证有两个关键的点：

混杂态胶球。如果能在实验中发现胶球，则是在低能区对胶子自由度存在的之间验证，会强有力的支持QCD；

手征对称性自发破缺。这是强子质量的主要来源，也是QCD的重要性质。这一性质与标量粒子直接有关，但是上文说了，对于实验中的标量粒子我们却无法完全理解。因此理解这些粒子的性质能直接验证手征对称性自发破缺。

在最后想多说一句，总有人说现代物理学的框架早就搭建好了，剩下的就是修补。但是实际上，在框架之下，有很多很多的性质并没有被理解的很完善，其中不少我们更是知之甚少，大有可为的领域也有很多。革命尚未成功，同志仍 努力。