近日，大型强子对撞机上的ATLAS实验在国际物理学知名综述期刊《Reports on Progress in Physics》（影响因子20.9）上发表了关于顶夸克偶素（顶夸克和反顶夸克形成的束缚态）寻找的最新结果【1】。在顶夸克反顶夸克产生阈值的附近，实验结果显示有8倍标准偏差的超出，该超出与顶夸克偶素的理论预言吻合。山东大学ATLAS团队李海峰教授课题组在本分析中作出了主要贡献。顶夸克偶素的尺寸约为0.01飞米（10^-17米），是目前发现的最小的束缚态。

图 1 顶夸克偶素的艺术构想图。来源：CERN

图2 顶夸克反顶夸克不变质量谱

顶夸克是人类目前发现的最重的夸克，质量约为184个氢原子核的质量，寿命约为10^-25秒。之前粒子物理的教科书普遍认为由于其寿命太短而不能形成束缚态，该发现颠覆了之前学界的普遍看法，是30年以来顶夸克物理中最重要的成果之一。

李海峰教授带领课题组完成了该分析的所有步骤，产生了最终结果。山东大学博士生刘新宴是该分析的主要分析者。由于在顶夸克偶素分析中的重要贡献，李海峰被邀请代表合作组在粒子物理重要国际会议EPS-HEP2025上首次公布了该结果。顶夸克偶素的发现是EPS-HEP2025会议的重要亮点之一。

图 3 EPS-HEP2025报告结束后李海峰教授（左）和CMS实验的报告人（右）一起庆祝顶夸克偶素的发现

ATLAS实验公布结果后，欧洲核子研究中心（CERN）发布新闻稿宣布顶夸克偶素的发现：“昨日在马赛举行的欧洲物理学会高能物理会议上报告的这一结果表明：顶夸克——所有基本粒子中最重且寿命最短的——可以瞬间与其反夸克配对，产生一种称为顶夸克偶素的准束缚态”【2】。 该成果被评为CERN 2025年度科研亮点。

山东大学自1998年加入ATLAS合作组，是国内最早参与该国际合作的高校之一。团队为ATLAS实验研制了400台缪子探测器，并且在希格斯物理、标准模型检验、顶夸克物理等TeV能区物理前沿持续取得一系列重要研究进展。

【1】 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6633/ae60a0

【2】https://home.cern/press-release/physics/elusive-romance-top-quark-pairs-observed-lhc