I fisici che lavorano al Collisore Elettrone-Positrone di Pechino in Cina hanno trovato la prova più forte finora che i glueball esistono — particelle esotiche fatte interamente di gluoni, le particelle portatrici di forza che legano i quark all'interno di protoni e neutroni. I risultati sono stati presentati la scorsa settimana alla Conferenza Internazionale di Fisica delle Alte Energie (ICHEP) e pubblicati sul server di preprint arXiv.
Cos'è un glueball?
I gluoni sono le particelle che trasmettono la forza nucleare forte. In condizioni normali, esistono solo all'interno dei nuclei atomici, incollando i quark insieme. La cromodinamica quantistica, la teoria che descrive la forza forte, prevede che i gluoni possano anche legarsi tra loro per formare particelle senza quark. Quelle particelle sono chiamate glueball. Per più di 50 anni, i fisici li hanno cercati senza successo conclusivo.
La scoperta di X(2370)
L'esperimento BES III, che opera al Collisore Elettrone-Positrone II di Pechino presso l'Istituto di Fisica delle Alte Energie, ha osservato una particella chiamata X(2370) nei decadimenti delle particelle J/psi. La massa della particella corrisponde alle previsioni della cromodinamica quantistica su reticolo per un glueball pseudoscalare, e i suoi modelli di decadimento mostrano le proprietà di singoletto di sapore previste per uno stato dominato da glueball.
"È un trionfo sperimentale", ha detto a Science Colin Morningstar, fisico delle particelle alla Carnegie Mellon University che non è stato coinvolto nella ricerca. "È la prova più forte finora che particelle dominate da una componente glueball possano esistere in natura".
Cosa succede dopo
Il passo successivo è la verifica indipendente da parte di altri esperimenti. I fisici indicano la proposta Super Tau-Charm Facility in Cina e l'Elettrone-Ione Collider in costruzione al Brookhaven National Laboratory negli Stati Uniti come strutture che potrebbero confermare il risultato.
La scoperta, se confermata, mostrerebbe che le particelle di forza che tengono insieme la materia possono esse stesse formare materia — una previsione della cromodinamica quantistica che ha aspettato decenni per una prova sperimentale. L'esperimento BES III, iniziato nel 2008, è stato progettato in parte per cercare esattamente questo tipo di particella.