Físicos chinos confirman la bola de gluones, una nueva forma de materia hecha solo de fuerza

Un grupo de físicos ha presentado la evidencia más directa hasta la fecha de que los gluones, las partículas portadoras de la fuerza nuclear fuerte, pueden unirse para formar un tipo de materia completamente nuevo, resolviendo así una búsqueda de casi 50 años en la física de partículas.

La Colaboración BESIII, que opera en el Colisionador de Electrones y Positrones de Pekín, anunció el jueves que la partícula conocida como X(2370) está dominada por un componente de bola de gluones pseudoescalar. Los resultados se presentaron por primera vez el miércoles en un informe plenario especial durante la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías en Natal, Brasil.english.news+1

Una bola de fuerza pura

A diferencia de las partículas ordinarias compuestas por quarks, una bola de gluones está hecha íntegramente de gluones, los portadores de fuerza que unen a los quarks dentro de los protones y neutrones. La existencia de estas partículas se predijo en la década de 1970 con base en la cromodinámica cuántica, que describe la fuerza fuerte que mantiene unidos los núcleos atómicos. Los fotones, que transportan la fuerza electromagnética, se atraviesan entre sí sin perturbarse. Los gluones, en cambio, portan la misma carga que transmiten, lo que significa que pueden atraerse y unirse entre sí.chinadaily

Encontrar una bola de gluones resultó ser mucho más difícil que predecir su existencia. La partícula X(2370) se observó por primera vez en los datos de BESIII en 2011. En 2024, el equipo midió sus números cuánticos de espín-paridad como 0⁻⁺, lo que coincidía con las predicciones teóricas para la bola de gluones pseudoescalar más ligera. La masa, medida en aproximadamente 2.360 millones de electronvoltios, también se situó dentro del rango predicho por los cálculos de QCD en red.bioengineer+2

La evidencia decisiva

El último estudio, basado en más de 10.000 millones de eventos de desintegración de J/ψ recopilados desde 2008, descubrió múltiples modos nuevos de desintegración de X(2370) y determinó su propiedad de "singlete de sabor", la característica más importante que distingue a una bola de gluones de las partículas ordinarias. Debido a que los gluones no transportan sabor de quarks, una partícula dominada por contenido gluónico debería acoplarse simétricamente a quarks ligeros en lugar de preferir un sabor en particular.english.news+1

Los investigadores buscaron un patrón de desintegración específico que una partícula de singlete de sabor tiene prohibido producir y no encontraron ninguna señal, lo que concuerda con la interpretación de la bola de gluones.chinadaily

Qué significa para la física

El Instituto de Física de Altas Energías de la Academia China de Ciencias calificó este hallazgo como "el resultado experimental más claro en la búsqueda de bolas de gluones en casi cinco décadas". La colaboración incluye a unos 700 científicos de 96 instituciones de investigación en 15 países.bioengineer+1

La confirmación de una bola de gluones ofrecería una prueba directa a baja energía de la estructura no abeliana de la QCD, la propiedad matemática que permite a los portadores de fuerza interactuar entre sí, complementando el descubrimiento anterior de la libertad asintótica a altas energías. De validarse mediante análisis independientes, la partícula X(2370) podría convertirse en la primera ventana experimental convincente hacia una materia formada principalmente por gluones.bioengineer