Fizicienii de la experimentul Beijing Spectrometer III (BES III) au scos la iveală ceea ce ei numesc cele mai puternice dovezi de până acum pentru existența glueball-urilor - acele particule mitice făcute în întregime din gluoni pe care teoria cuantică insistă că ar trebui să existe, dar care au fost destul de timide când a venit vorba să apară. Descoperirile au apărut într-o prepublicare pe arXiv luna trecută și au fost prezentate la Conferința Internațională de Fizică a Energiilor Înalte (ICHEP) săptămâna trecută.

Să ne întoarcem la elementele de bază: tot ce vezi este făcut din quarci, ținuți împreună de gluoni, care sunt purtătorii forței nucleare tari. Acești gluoni (da, chiar de aici vine numele) leagă quarcii în protoni și neutroni, care formează nucleele atomilor. Bosonul Higgs, descoperit în 2012 după decenii de căutări, a fost salutat ca piesa finală a Modelului Standard, dar mai există încă piese lipsă - glueball-urile fiind una destul de evidentă. Ele sunt o predicție directă a cromodinamicii cuantice (QCD), teoria forței tari, și ar trebui să existe chiar și mai multe varietăți.

După cum a explicat Matthew Francis pentru Ars în 2015, glueball-urile sunt o parte din motivul pentru care materia are masă. Ca și Higgs, ele sunt legate de masă, dar într-un mod diferit: cea mai mare parte a masei protonilor și neutronilor nu provine din quarci, ci din energia gluonilor care îi leagă, datorită lui E=mc². Gluonii se lipesc și unii de alții, nu doar de quarci, deci teoretic poți construi o particulă din gluoni puri - fără quarci necesari. Acesta este glueball-ul.

Vânătoarea s-a concentrat pe particula J/ψ, un mezon cu un quark charm și un antiquark charm, descoperit în 1974. Când particulele J/ψ se dezintegrează, produc o grămadă de gluoni și hadroni, făcându-le un teren de vânătoare principal pentru semnăturile glueball. Pentru ca o particulă să se califice drept candidat glueball, trebuie să aibă spin zero, sarcină electrică zero și paritate impară, printre altele.

Intră BES III, un accelerator electron-pozitron conceput special pentru această vânătoare. A început să colecteze date în 2008 și într-un an a înregistrat peste 226 de milioane de evenimente. Unul dintre cei mai puternici candidați pentru cel mai ușor glueball este particula X(2370), descoperită acolo în 2011, cu o masă măsurată inițial la 2.370 GeV/C², ușor sub cei 2.395 GeV/C² prezis de QCD pe rețea.

Până în 2024, BES III acumulase peste 10 miliarde de evenimente J/ψ, făcând posibilă observarea evenimentelor rare și a stărilor exotice precum mezonii XYZ și tetraquarcilor, și măsurarea X(2370) cu o precizie fără precedent. Echipa a obținut o masă prezisă de 2.395 GeV/C² - o potrivire frumoasă cu teoria - și spin și paritate consistente cu QCD. Totuși, asta nu a fost suficient pentru a declara o descoperire.

Dar acum, cele mai recente rezultate analizează mai multe moduri de dezintegrare ale X(2370) raportate anterior. Analiza arată că este un "singlet de aromă", adică nu este legat de nicio aromă specifică de quark (sus, jos sau ciudat) - un indiciu vital că este făcut predominant din gluoni, aproximativ 90% conform colaborării. Asta se potrivește cu cele trei proprietăți principale prezise pentru un glueball, pe care echipa BES III o numește un lanț complet de dovezi.

"Este un triumf experimental," a spus Colin Morningstar, fizician la Carnegie Mellon University, care nu a fost implicat, pentru Science. "Este cea mai puternică dovadă de până acum că particulele dominate de o componentă glueball pot exista în natură."

În continuare: verificare independentă, poate la propusa Super Tau-Charm Facility (STCF) din China sau la Electron-Ion Collider aflat în construcție la Brookhaven National Laboratory din SUA. Dar BES III este în prezent singurul aparat dedicat exclusiv vânătorii de gluoni, deci confirmarea ar putea dura ceva timp. Lucrarea este pe arXiv, 2026, DOI: 10.48550/arXiv.2607.20366.