Qu'est-ce qu'une glueball ?
Les gluons sont les particules qui transmettent la force nucléaire forte. Dans des conditions normales, ils n'existent qu'à l'intérieur des noyaux atomiques, collant les quarks ensemble. La chromodynamique quantique, la théorie qui décrit la force forte, prédit que les gluons peuvent également se lier les uns aux autres pour former des particules sans quarks du tout. Ces particules sont appelées glueballs. Pendant plus de 50 ans, les physiciens les ont cherchées sans succès concluant.
La découverte du X(2370)
L'expérience BES III, qui fonctionne au collisionneur électron-positon de Pékin II à l'Institut de physique des hautes énergies, a observé une particule appelée X(2370) dans les désintégrations de particules J/psi. La masse de la particule correspond aux prédictions de la chromodynamique quantique sur réseau pour une glueball pseudoscalaire, et ses schémas de désintégration montrent les propriétés de singulet de saveur attendues d'un état dominé par une glueball.
"C'est un triomphe expérimental", a déclaré Colin Morningstar, physicien des particules à l'Université Carnegie Mellon, qui n'a pas participé à la recherche, à Science. "C'est la preuve la plus solide à ce jour que des particules dominées par un composant glueball peuvent exister dans la nature."
Quelle est la prochaine étape ?
La prochaine étape est la vérification indépendante par d'autres expériences. Les physiciens citent l'installation Super Tau-Charm proposée en Chine et le collisionneur électron-ion en construction au laboratoire national de Brookhaven aux États-Unis comme des installations qui pourraient confirmer le résultat.
La découverte, si elle est confirmée, montrerait que les particules de force qui maintiennent la matière ensemble peuvent elles-mêmes former de la matière — une prédiction de la chromodynamique quantique qui attend une preuve expérimentale depuis des décennies. L'expérience BES III, qui a commencé en 2008, a été conçue en partie pour chasser exactement ce type de particule.