来自两个国际合作项目的实验数据表明，存在一种由中性介子通过强相互作用与原子核结合而成的奇异类原子系统。该系统此前未被观测到，若得到证实，有望揭示强子质量的起源，并为核物质中量子色动力学的基本对称性提供新见解。
合作：参与实验的研究团队成员之一。(图片由G. Otto，GSI/FAIR提供)
强相互作用是自然界四种基本力之一，负责将夸克束缚成强子，并将质子和中子束缚在原子核内。电中性的介子同样受强相互作用影响，可被束缚在原子核中。日本理化学研究所的田中义树是该研究的共同负责人，他表示，η′介子尤为引人注目，因为其相对较大的质量无法用简单的夸克模型解释，这一问题被称为"U(1)问题"，最早由物理学家史蒂文·温伯格在20世纪70年代提出。
现代理论将η′介子的巨大质量归因于量子色动力学中手征对称性的破缺，并预测在核系统中η′介子的质量会减小。田中及其同事正是着手验证这一预测。实验中，一束质子以接近相对论速度撞击碳-12原子核，移除一个中子后，该中子与一个质子结合形成氘核，留下处于高能态的碳-11原子核，其过剩能量产生了η′介子。在极少数情况下，η′介子与碳-11原子核结合，形成η′介子核系统。
由于此类事件极其罕见，背景事件数量约为信号事件的100到1000倍。研究人员开发了一种新的实验方法，通过"标记"衰变成的粒子有效选择信号事件，不仅能测量向前运动的氘核，还能测量短寿命η′介子核态的衰变产物。
研究结果已发表于《物理评论快报》，表明核物质中η′介子的质量下降了约60 MeV。田中表示，这一结果从定性上支持了η′介子质量起源归因于手征对称性破缺及胶子动力学的理论。该团队目前正在计划后续实验，以将显著性提升至5σ水平，这是在粒子和核物理领域确立新量子态发现的必要条件。
