Físicos do experimento Beijing Spectrometer III (BES III) desenterraram o que chamam de evidência mais forte até agora para a existência de glueballs - aquelas partículas míticas feitas inteiramente de glúons que a teoria quântica insiste que deveriam existir, mas que têm sido bastante tímidas em aparecer. As descobertas apareceram em um preprint no arXiv no mês passado e foram apresentadas na Conferência Internacional de Física de Altas Energias (ICHEP) na semana passada.

Vamos recapitular o básico: tudo o que você vê é feito de quarks, mantidos juntos por glúons, que são os portadores da força nuclear forte. Esses cola-ons (sim, é realmente daí que vem o nome) ligam quarks em prótons e nêutrons, que formam os núcleos dos átomos. O bóson de Higgs, descoberto em 2012 após décadas de busca, foi aclamado como a peça final do Modelo Padrão, mas ainda há peças faltando - sendo os glueballs uma bem óbvia. Eles são uma previsão direta da cromodinâmica quântica (QCD), a teoria da força forte, e deveria até haver várias variedades.

Como Matthew Francis explicou para a Ars em 2015, os glueballs são parte do motivo pelo qual a matéria tem massa. Como o Higgs, eles estão ligados à massa, mas de uma maneira diferente: a maior parte da massa dos prótons e nêutrons não vem dos quarks, mas da energia dos glúons que os mantêm unidos, graças a E=mc². Os glúons também aderem uns aos outros, não apenas aos quarks, então teoricamente você pode construir uma partícula de glúons puros - sem necessidade de quarks. Esse é o glueball.

A caça tem se concentrado na partícula J/ψ, um méson com um quark charm e um antiquark charm, descoberto em 1974. Quando as partículas J/ψ decaem, elas produzem um monte de glúons e hádrons, tornando-as um terreno de caça privilegiado para assinaturas de glueballs. Para uma partícula se qualificar como candidata a glueball, ela precisa ter spin zero, nenhuma carga elétrica e paridade ímpar, entre outras coisas.

Entre no BES III, um colisor de elétrons e pósitrons projetado especificamente para essa caça. Ele começou a coletar dados em 2008 e dentro de um ano registrou mais de 226 milhões de eventos. Um dos candidatos mais fortes para o glueball mais leve é a partícula X(2370), descoberta lá em 2011, com uma massa inicialmente medida em 2,370 GeV/C², ligeiramente abaixo dos 2,395 GeV/C² previstos pela QCD na rede.

Em 2024, o BES III acumulou mais de 10 bilhões de eventos J/ψ, tornando possível detectar eventos raros e estados exóticos como mésons XYZ e tetraquarks, e medir o X(2370) com precisão sem precedentes. A equipe obteve uma massa prevista de 2,395 GeV/C² - uma boa correspondência com a teoria - e spin e paridade consistentes com a QCD. Ainda assim, isso não foi suficiente para declarar uma descoberta.

Mas agora, os resultados mais recentes analisam vários modos de decaimento do X(2370) não relatados anteriormente. A análise mostra que ele é um "singleto de sabor", o que significa que não está ligado a nenhum sabor específico de quark (up, down ou strange) - uma pista vital de que é feito predominantemente de glúons, cerca de 90% de acordo com a colaboração. Isso corresponde às três principais propriedades previstas para um glueball, que a equipe do BES III chama de uma cadeia completa de evidências.

"É um triunfo experimental", disse Colin Morningstar, físico de partículas da Universidade Carnegie Mellon, que não participou do estudo, à Science. "É a evidência mais forte até agora de que partículas dominadas por um componente glueball podem existir na natureza."

Próximo passo: verificação independente, talvez na proposta Super Tau-Charm Facility (STCF) na China ou no Colisor de Elétrons e Íons em construção no Laboratório Nacional de Brookhaven nos EUA. Mas o BES III é atualmente a única máquina dedicada exclusivamente à caça de glúons, então a confirmação pode demorar um pouco. O artigo está no arXiv, 2026, DOI: 10.48550/arXiv.2607.20366.