Fysiker vid Beijing Spectrometer III (BES III)-experimentet har grävt fram vad de kallar de starkaste bevisen hittills för existensen av glueballs – de mytiska partiklarna som helt består av gluoner, som kvantteorin insisterar på borde finnas men som har varit ganska blyga med att visa sig. Resultaten publicerades som en förhandsgranskning på arXiv förra månaden och presenterades på International Conference on High Energy Physics (ICHEP) förra veckan.

Låt oss backa till grunderna: allt du ser är gjort av kvarkar, som hålls samman av gluoner, som är bärare av den starka kärnkraften. Dessa glue-ons (ja, det är verkligen där namnet kommer ifrån) binder kvarkar till protoner och neutroner, som bildar kärnorna i atomer. Higgsbosonen, som upptäcktes 2012 efter årtionden av sökande, hyllades som den sista pusselbiten i standardmodellen, men det finns fortfarande saknade bitar – glueballs är en ganska uppenbar sådan. De är en direkt förutsägelse från kvantkromodynamik (QCD), teorin om den starka kraften, och det borde till och med finnas flera varianter.

Som Matthew Francis förklarade för Ars 2015, är glueballs en del av varför materia har massa. Liksom Higgs är de kopplade till massa, men på ett annat sätt: större delen av massan hos protoner och neutroner kommer inte från kvarkar utan från energin hos gluonerna som binder dem samman, tack vare E=mc². Gluoner klibbar också fast vid varandra, inte bara vid kvarkar, så teoretiskt kan du bygga en partikel av rena gluoner – inga kvarkar behövs. Det är glueballen.

Jakten har fokuserat på J/ψ-partikeln, en meson med en charmkvark och en charmantikvark, som upptäcktes 1974. När J/ψ-partiklar sönderfaller producerar de en massa gluoner och hadroner, vilket gör dem till ett utmärkt jaktområde för glueball-signaturer. För att en partikel ska kvalificera sig som en glueball-kandidat måste den ha noll spinn, ingen elektrisk laddning och udda paritet, bland annat.

Här kommer BES III in, en elektron-positron-kolliderare designad specifikt för denna jakt. Den började samla data 2008 och inom ett år hade den registrerat över 226 miljoner händelser. En av de starkaste kandidaterna för den lättaste glueballen är X(2370)-partikeln, som upptäcktes där 2011, med en massa initialt uppmätt till 2,370 GeV/C², något under den förutsagda 2,395 GeV/C² från gitter-QCD.

År 2024 hade BES III samlat på sig över 10 miljarder J/ψ-händelser, vilket gjorde det möjligt att upptäcka sällsynta händelser och exotiska tillstånd som XYZ-mesoner och tetraquarkar, och att mäta X(2370) med oöverträffad precision. Teamet fick en förutsagd massa på 2,395 GeV/C² – en fin överensstämmelse med teorin – och spinn och paritet som överensstämmer med QCD. Ändå var det inte riktigt tillräckligt för att utropa en upptäckt.

Men nu tittar de senaste resultaten på flera tidigare ej rapporterade sönderfallslägen för X(2370). Analysen visar att det är en "smaksinglett", vilket betyder att den inte är bunden till någon specifik kvarksmak (upp, ner eller konstig) – en viktig ledtråd att den huvudsakligen består av gluoner, cirka 90% enligt samarbetet. Det matchar de tre primära förutsagda egenskaperna för en glueball, vilket BES III-teamet kallar en komplett kedja av bevis.

"Det är en experimentell triumf", sade Colin Morningstar, en partikelfysiker vid Carnegie Mellon University som inte var involverad, till Science. "Det är de starkaste bevisen hittills att partiklar dominerade av en glueball-komponent kan existera i naturen."

Nästa steg: oberoende verifiering, kanske vid den föreslagna Super Tau-Charm Facility (STCF) i Kina eller Electron-Ion Collider som byggs vid Brookhaven National Laboratory i USA. Men BES III är för närvarande den enda maskinen som är helt dedikerad till att jaga gluoner, så bekräftelse kan ta ett tag. Artikeln finns på arXiv, 2026, DOI: 10.48550/arXiv.2607.20366.