Trong nửa thế kỷ, các nhà vật lý đã tìm kiếm một hạt được tạo ra từ lực thuần túy. Giờ đây, một nhóm ở Trung Quốc cho biết đã tìm thấy bằng chứng mạnh mẽ nhất rằng 'glueball' khó nắm bắt là có thật.
Một hạt được xây dựng từ lực
Vật chất thông thường được xây dựng từ các quark, được giữ với nhau bởi các hạt gọi là gluon. Gluon mang lực mạnh, tương tác liên kết các proton và neutron bên trong hạt nhân nguyên tử. Lý thuyết nói rằng gluon cũng có thể tự kết tụ lại với nhau, tạo thành các hạt kỳ lạ gọi là glueball.
Các nhà vật lý đã dự đoán glueball vào đầu những năm 1970 như một phần của sắc động lực học lượng tử, lý thuyết mô tả lực mạnh. Nhưng việc phát hiện ra nó đã mất nhiều thập kỷ. Glueball không ổn định và phân rã gần như ngay lập tức, chỉ để lại dấu vết trong các máy dò hạt.
Mười lăm năm tìm kiếm
Bằng chứng mới đến từ sự hợp tác Beijing Spectrometer III (BESIII), một thí nghiệm quốc tế tại Máy va chạm Positron Electron Bắc Kinh. Các nhà nghiên cứu từ 15 quốc gia đã dành 15 năm để sàng lọc hàng tỷ phép đo từ máy va chạm dưới lòng đất.
Nhóm tập trung vào một hạt được gọi là X(2370), lần đầu tiên được phát hiện vào năm 2011. Phân tích của họ cho thấy nó được tạo ra chủ yếu từ gluon. Một manh mối quan trọng: hạt này không có hương vị quark, chính xác là những gì một glueball thực sự nên trông như thế nào.
Một chiến thắng cho Mô hình Chuẩn
Nhóm đã trình bày kết quả của mình tại Hội nghị Quốc tế về Vật lý Năng lượng Cao ở Natal, Brazil, tuần trước. Các nhà vật lý trên khắp thế giới hoan nghênh phát hiện này. Các nhà nghiên cứu Mỹ và Israel gọi đây là một 'chiến thắng' xác nhận một dự đoán trung tâm của vật lý hiện đại.
Kết quả này không khép lại vụ việc. Các nhà vật lý nói rằng cần nhiều phép đo hơn để xác nhận đầy đủ rằng X(2370) là một glueball và một số hy vọng tìm thấy các ứng viên glueball khác với khối lượng khác nhau. Nhưng bằng chứng là mạnh mẽ nhất từng được thu thập và nó đưa một câu đố kéo dài nửa thế kỷ đến gần một giải pháp.
Nếu được xác nhận, glueball sẽ hoàn thiện một bức tranh về vật chất mà các nhà vật lý đã xây dựng trong nhiều thập kỷ: quark và gluon, liên kết bởi lực, xây dựng mọi thứ từ nguyên tử đến các vì sao.