Een deeltje gebouwd uit kracht
Al een halve eeuw zoeken natuurkundigen naar een deeltje van pure kracht. Nu zegt een team in China het sterkste bewijs tot nu toe te hebben gevonden dat de ongrijpbare 'glueball' echt is.
Gewone materie is opgebouwd uit quarks, die bij elkaar worden gehouden door deeltjes die gluonen worden genoemd. Gluonen dragen de sterke kernkracht, de interactie die protonen en neutronen in de atoomkern bindt. De theorie zegt dat gluonen ook op zichzelf kunnen klonteren en exotische deeltjes vormen die glueballs worden genoemd.
Natuurkundigen voorspelden glueballs in de vroege jaren 70 als onderdeel van de kwantumchromodynamica, de theorie die de sterke kernkracht beschrijft. Maar het detecteren ervan heeft decennia geduurd. Glueballs zijn onstabiel en vervallen bijna onmiddellijk, waardoor alleen sporen achterblijven in deeltjesdetectoren.
Vijftien jaar zoeken
Het nieuwe bewijs komt van de Beijing Spectrometer III (BESIII)-collaboratie, een internationaal experiment bij de Beijing Electron Positron Collider. Onderzoekers uit 15 landen besteedden 15 jaar aan het doorzoeken van miljarden metingen van de ondergrondse versneller.
Het team richtte zich op een deeltje dat bekend staat als X(2370), voor het eerst gespot in 2011. Hun analyse toont aan dat het voornamelijk uit gluonen bestaat. Een belangrijke aanwijzing: het deeltje heeft geen quarksmaken, wat precies is wat een echte glueball zou moeten vertonen.
Een triomf voor het Standaardmodel
Het team presenteerde zijn resultaten vorige week op de Internationale Conferentie over Hoge-energiefysica in Natal, Brazilië. Natuurkundigen over de hele wereld verwelkomden de bevinding. Amerikaanse en Israëlische onderzoekers noemden het een 'triomf' die een centrale voorspelling van de moderne natuurkunde bevestigt.
Het resultaat sluit de zaak niet af. Natuurkundigen zeggen dat er meer metingen nodig zijn om volledig te bevestigen dat X(2370) een glueball is, en sommigen hopen andere glueball-kandidaten met verschillende massa's te vinden. Maar het bewijs is het sterkste dat tot nu toe is verzameld en brengt een halve eeuw oud raadsel dicht bij een oplossing.
Als het wordt bevestigd, zou de glueball een beeld van materie completeren dat natuurkundigen decennia lang hebben opgebouwd: quarks en gluonen, gebonden door kracht, die alles bouwen van atomen tot sterren.