Физики, работающие на Пекинском коллайдере электрон-позитронных столкновений в Китае, обнаружили самые убедительные доказательства существования глюболов — экзотических частиц, состоящих целиком из глюонов, частиц-переносчиков силы, связывающих кварки внутри протонов и нейтронов. Результаты были представлены на прошлой неделе на Международной конференции по физике высоких энергий (ICHEP) и опубликованы на сервере препринтов arXiv.
Что такое глюбол?
Глюоны — это частицы, передающие сильное ядерное взаимодействие. В нормальных условиях они существуют только внутри атомных ядер, склеивая кварки. Квантовая хромодинамика, теория, описывающая сильное взаимодействие, предсказывает, что глюоны также могут связываться друг с другом, образуя частицы, не содержащие кварков. Эти частицы называются глюболами. Более 50 лет физики искали их без убедительного успеха.
Открытие X(2370)
Эксперимент BES III, работающий на Пекинском коллайдере электрон-позитронных столкновений II в Институте физики высоких энергий, наблюдал частицу под названием X(2370) в распадах J/psi-частиц. Масса частицы соответствует предсказаниям решеточной квантовой хромодинамики для псевдоскалярного глюбола, а ее паттерны распада демонстрируют свойства синглета аромата, ожидаемые для состояния, в котором доминирует глюбол.
«Это экспериментальный триумф», — сказал Science Колин Морнингстар, физик-частичник из Университета Карнеги-Меллона, не участвовавший в исследовании. «Это самые убедительные доказательства того, что частицы, в которых доминирует глюбольная компонента, могут существовать в природе».
Что дальше
Следующий шаг — независимая проверка другими экспериментами. Физики указывают на предлагаемый Super Tau-Charm Facility в Китае и Электрон-ионный коллайдер, строящийся в Брукхейвенской национальной лаборатории в США, как на установки, которые могли бы подтвердить результат.
Это открытие, если оно будет подтверждено, покажет, что частицы силы, удерживающие материю вместе, сами могут образовывать материю — предсказание квантовой хромодинамики, которое десятилетиями ждало экспериментального доказательства. Эксперимент BES III, начавшийся в 2008 году, был частично предназначен для поиска именно таких частиц.