Fyysikot Kiinan Pekingin elektroni-positronitörmäyttimessä ovat löytäneet vahvimman todisteen siitä, että liimapallot ovat olemassa – eksoottisia hiukkasia, jotka koostuvat kokonaan gluoneista, voimaa välittävistä hiukkasista, jotka sitovat kvarkkeja yhteen protonien ja neutronien sisällä. Tulokset esitettiin viime viikolla kansainvälisessä korkean energian fysiikan konferenssissa (ICHEP) ja julkaistiin arXiv-esipainopalvelimessa.
Mikä on liimapallo?
Gluonit ovat hiukkasia, jotka välittävät vahvaa ydinvoimaa. Normaaleissa olosuhteissa ne ovat olemassa vain atomiytimien sisällä liimaten kvarkkeja yhteen. Kvanttikromodynamiikka, teoria joka kuvaa vahvaa voimaa, ennustaa, että gluonit voivat myös sitoutua toisiinsa muodostaen hiukkasia, joissa ei ole lainkaan kvarkkeja. Näitä hiukkasia kutsutaan liimapalloiksi. Yli 50 vuoden ajan fyysikot ovat etsineet niitä ilman vakuuttavaa menestystä.
X(2370)-löytö
BES III -koe, joka toimii Pekingin elektroni-positronitörmäyttimessä II:ssa korkean energian fysiikan instituutissa, havaitsi X(2370)-nimisen hiukkasen J/psi-hiukkasten hajoamisissa. Hiukkasen massa vastaa hilakvanttikromodynamiikan ennusteita pseudoskalaariselle liimapallolle, ja sen hajoamismallit osoittavat maku-singlettiominaisuuksia, joita odotetaan liimapallovaltaiselta tilalta.
"Se on kokeellinen voitto", Colin Morningstar, hiukkasfyysikko Carnegie Mellon -yliopistosta, joka ei ollut mukana tutkimuksessa, kertoi Science-lehdelle. "Se on vahvin todiste siitä, että liimapallokomponentin hallitsemat hiukkaset voivat olla olemassa luonnossa."
Mitä seuraavaksi
Seuraava askel on riippumaton varmennus muilla kokeilla. Fyysikot viittaavat ehdotettuun Super Tau-Charm -laitokseen Kiinassa ja Brookhavenin kansallislaboratoriossa Yhdysvalloissa rakenteilla olevaan elektroni-ioni-törmäyttimeen laitoksina, jotka voisivat vahvistaa tuloksen.
Löytö, jos se vahvistetaan, osoittaisi, että ainetta koossa pitävät voimahiukkaset voivat itse muodostaa ainetta – kvanttikromodynamiikan ennustus, joka on odottanut kokeellista todistetta vuosikymmeniä. BES III -koe, joka alkoi vuonna 2008, suunniteltiin osittain juuri tällaisten hiukkasten metsästykseen.