Čínští fyzici potvrdili existenci glueballu, nové formy hmoty složené z čisté síly

Fyzici získali dosud nejpřímější důkaz, že gluony, tedy částice zprostředkovávající silnou jadernou interakci, se mohou spojovat a vytvářet zcela nový druh hmoty. Hledání odpovědi na tuto otázku trvalo v částicové fyzice téměř 50 let.

Kolaborace BESIII, která působí na Pekingském elektron-pozitronovém urychlovači, ve čtvrtek oznámila, že v částici známé jako X(2370) převládá pseudoskalární glueballová složka. Výsledky byly poprvé prezentovány ve středu ve zvláštní plenární zprávě na Mezinárodní konferenci o fyzice vysokých energií v brazilském Natalu.english.news+1

Koule čisté síly

Na rozdíl od běžných částic složených z kvarků je glueball neboli gluonová koule tvořen výhradně gluony, tedy nosiči síly, které vážou kvarky uvnitř protonů a neutronů. Existenci takových částic předpověděla v 70. letech 20. století kvantová chromodynamika, jež popisuje silnou interakci držíci pohromadě atomová jádra. Fotony, které zprostředkovávají elektromagnetickou sílu, procházejí jeden druhým bez ovlivnění. Gluony však nesou tentýž náboj, který přenášejí, což znamená, že se mohou navzájem přitahovat a vázat.chinadaily

Nalézt glueball se ukázalo jako nesrovnatelně těžší úkol než předpovědět jeho existenci. Částice X(2370) byla v datech z experimentu BESIII poprvé pozorována v roce 2011. V roce 2024 tým změřil její kvantová čísla spinu a parity na 0⁻⁺, což odpovídá teoretickým předpovědím pro nejlehčí pseudoskalární glueball. Hmotnost naměřená na přibližně 2 360 milionů elektronvoltů rovněž spadala do rozmezí předpovězeného výpočty mřížkové kvantové chromodynamiky.bioengineer+2

Rozhodující důkaz

Nejnovější studie vycházející z více než 10 miliard rozpadů částic J/ψ shromážděných od roku 2008 odhalila několik nových způsobů rozpadu X(2370) a určila její vlastnost „vůňového singletu“, což je nejdůležitější charakteristika odlišující glueball od běžných částic. Protože gluony nenesou žádnou kvarkovou vůni, měla by se částice s převahou gluonového obsahu vázat symetricky k lehkým kvarkům, místo aby preferovala jakoukoli konkrétní vůni.english.news+1

Vědci hledali specifický vzorec rozpadu, který je pro částici s vůňovým singletem zakázán, a nenalezli žádný signál, což odpovídá interpretaci, že jde o glueball.chinadaily

Co to znamená pro fyziku

Ústav fyziky vysokých energií Čínské akademie věd to označil za „nejjasnější experimentální výsledek v pátrání po glueballech za téměř pět desetiletí“. Na kolaboraci se podílí přibližně 700 vědců z 96 výzkumných institucí z 15 zemí.bioengineer+1

Potvrzený glueball by poskytl přímý nízkoenergetický test neabelovské struktury kvantové chromodynamiky, což je matematická vlastnost umožňující nosičům síly vzájemně interagovat, a doplnil by tak dřívější objevení asymptotické volnosti při vysokých energiích. Pokud bude částice X(2370) potvrzena nezávislými analýzami, mohla by se stát prvním přesvědčivým experimentálním oknem do hmoty tvořené především gluony.bioengineer