Fysikere, der arbejder ved Kinas Beijing Electron Positron Collider, har afdækket det stærkeste bevis endnu for, at glueballs eksisterer — eksotiske partikler lavet udelukkende af gluoner, de kraftbærende partikler, der binder kvarker sammen inde i protoner og neutroner. Resultaterne blev præsenteret i sidste uge på International Conference on High Energy Physics (ICHEP) og lagt på preprint-serveren arXiv.
Hvad er en glueball?
Gluoner er de partikler, der transmitterer den stærke kernekraft. Under normale forhold eksisterer de kun inde i atomkerner, hvor de limer kvarker sammen. Kvantekromodynamik, teorien der beskriver den stærke kraft, forudsiger, at gluoner også kan binde sig til hinanden for at danne partikler uden kvarker overhovedet. Disse partikler kaldes glueballs. I mere end 50 år har fysikere søgt efter dem uden afgørende succes.
X(2370)-opdagelsen
BES III-eksperimentet, som kører ved Beijing Electron Positron Collider II ved Institute of High Energy Physics, observerede en partikel kaldet X(2370) i henfald af J/psi-partikler. Partiklens masse matcher forudsigelser fra gitterkvantekromodynamik for en pseudoskalar glueball, og dens henfaldsmønstre viser de flavor-singlet-egenskaber, der forventes af en glueball-domineret tilstand.
"Det er en eksperimentel triumf," sagde Colin Morningstar, partikelfysiker ved Carnegie Mellon University, som ikke var involveret i forskningen, til Science. "Det er det stærkeste bevis endnu for, at partikler domineret af en glueball-komponent kan eksistere i naturen."
Hvad kommer der nu
Næste skridt er uafhængig verifikation af andre eksperimenter. Fysikere peger på den foreslåede Super Tau-Charm Facility i Kina og Electron-Ion Collider under opførelse ved Brookhaven National Laboratory i USA som faciliteter, der kunne bekræfte resultatet.
Fundet, hvis bekræftet, ville vise, at kraftpartiklerne, der holder stof sammen, selv kan danne stof — en forudsigelse af kvantekromodynamik, der har ventet årtier på eksperimentelt bevis. BES III-eksperimentet, som startede i 2008, blev delvist designet til at jage netop denne slags partikel.