Čestica sačinjena od sile: Fizičari kažu da su pronašli misteriozni gluonijum

Naučnici odavno predviđaju postojanje čestice sačinjene od gluona, ali je za detekciju bilo potrebno više decenija.

Nakon skoro dve decenije potrage, fizičari u Kini kažu da su osmotrili jake dokaze za misterioznu česticu nazvanu gluonijum (glubol), sačinjenu sasvim od čestica nosilaca sile.

Preporučujemo

Istraživači iz međunarodnog projekta BESIII predstavili su rezultate na Međunarodnoj konferenciji o visokoenergetskoj fizici u Natalu u Brazilu. Oni kažu da je čestica poznata kao X(2370) — koja je otkrivena 2011. godine — uglavnom sačinjena od gluonijuma. To su klasteri gluona, elementarnih čestica koje vezuju kvarkove formirajući protone i neutrone i drže ih unutar atomskog jezgra.

Ne postoji jedan definitivan dokaz koji potvrđuje da je ova čestica sačinjena od gluonijuma. Međutim, kumulativni dokazi sakupljeni tokom decenija čine sadašnje nalaze „prilično ubedljivim“, kažu fizičari.

Otkriće gluonijuma dalo bi direktan dokaz da gluoni mogu da imaju međusobnu interakciju, kažu istraživači. To je ključno predviđanje kvantne hromodinamike — teorije koja opisuje kvarkove i gluone.

Opservacija gluonijuma takođe može poboljšati razumevanje porekla mase. Iako su protoni sačinjeni od kvarkova, zbir masa tih kvarkova ne odgovara ukupnoj masi protona. Gluoni su bez mase, ali snažne interakcije između njih moraju stvarati masu, kažu fizičari.

Potraga za gluonijumom

Eksperimet BESIII je počeo 2008. godine i dizajniran je da proučava sudare između elektrona i pozitrona, koji mogu stvoriti kratkotrajne čestice za koje se predviđa da se raspadaju u gluonijum.

Mislili smo da X(2370) sadrži gluonijum jer je to bila prva čestica čija je masa u skladu sa specifičnim tipom gluonijuma predviđenog kvantnom hromodinamikom, kažu fizičari. Takođe je bilo značajno to što je X(2370) detektovana kad se raspala teža čestica poznata kao J/ψ mezon. Teorija sugeriše da je raspad J/ψ čestice „zlatno mesto“ za potragu za gluonijumom. BESIII može da proizvede veliki broj J/ψ čestica, omogućavajući istraživačima da proučavaju njihove raspade.

Ipak, ti dokazi nisu bili dovoljni da se isključi mogućnost da je X(2370) sačinjena od drugih tipova čestice. Tokom 13 godina su analizirani podaci o skoro deset milijardi raspada J/ψ čestica. Konačno, 2024. godine, utvrđen je spinski paritet čestice, kvantni broj koji opisuje kako se čestica ponaša.

Taj rezultat je pokazao da je X(2370) „pseudoskalarna“ čestica, sa spinskim paritetom 0−+, što je u skladu sa predviđanjima za najlakši gluonijum. Međutim, ni to nije bilo dovoljno. Mnoge čestice mogu imati slična svojstva.

Tokom protekle dve godine, izvedeno je još merenja X(2370) raspada. Istraživači opisuju ponašanje X(2370) kao ključno obeležje čistog gluonijuma i znači da nema nikakav kvarkovski „karakter“.

Sama X(2370) nije čisti gluonijum, već mešavina gluonijuma i kvarkova. Eksperimentalne opservacije potvrđuju da je sastavljena uglavnom od gluonijuma.

Kvantna mehanika sugeriše da čestica može biti dve stvari istovremeno. Dakle, ova nova čestica može biti 80% gluonijum i 20% kvark-antikvark. To je sasvim moguće.

Istraživači su uporedili svojstva X(2370) sa nizom teorijskih modela i čestica i zaključili da te alternative ne mogu da objasne sve njihove opservacione podatke. Fokus je sad na detaljnijem merenju svojstava X(2370).

Ovo je početak puta ka razumevanju gluonijuma. Nekoliko drugih kandidata se proučava radi dokazivanja, kažu stručnjaci.

(Telegraf Nauka/Nature)