Физики вплотную приблизились к открытию глюбола — частицы из чистого взаимодействия

Как сообщила Китайская академия наук, группа учёных коллаборации BESIII на китайском электрон-позитронном коллайдере получила наиболее убедительные на сегодняшний день свидетельства существования глюбола — гипотетической частицы, состоящей не из кварков, а из глюонов, переносчиков сильного взаимодействия.

Исследование частицы X(2370), открытой в 2011 году, продолжалось около пятнадцати лет и показало, что её характеристики полностью соответствуют псевдоскалярному глюболу с ожидаемыми квантовыми числами. Дополнительным аргументом стало обнаружение у неё свойства флейворного синглета.

Квантовая хромодинамика предсказывала существование глюболов около полувека, и их экспериментальное подтверждение остаётся одной из ключевых нерешённых задач физики. Открытие нового типа материи, состоящей из самих переносчиков фундаментального взаимодействия, может стать прорывом в понимании устройства Вселенной.

В коллаборацию BESIII входят около семисот учёных из девяноста шести организаций пятнадцати стран.

Что такое глюбол и почему его открытие так важно

Стандартная модель физики частиц описывает материю как состоящую из кварков и лептонов, которые обмениваются частицами-переносчиками взаимодействий. Для сильного взаимодействия такими переносчиками являются глюоны. Однако теория (квантовая хромодинамика) допускает существование связанных состояний из одних только глюонов — так называемых глюболов. Это частицы, которые не содержат кварков вообще.

В отличие от обычных адронов (протонов, нейтронов, мезонов), состоящих из кварков, глюболы — это «чистое поле». Их обнаружение стало бы доказательством того, что взаимодействия могут существовать сами по себе, без материи, что радикально меняет наше понимание о том, как устроена материя на фундаментальном уровне.

На протяжении десятилетий физики искали глюболы, но все предыдущие кандидаты имели смешанную природу (кварк-глюонные состояния) или были недостаточно убедительны. Частица X(2370) — самый сильный кандидат, так как её масса, спин и чётность соответствуют предсказаниям для псевдоскалярного глюбола. Пятнадцатилетние исследования позволили исключить альтернативные объяснения (например, обычные мезоны).

Открытие глюбола может не только подтвердить теорию, но и помочь объяснить, как работает конфайнмент — явление, при котором кварки и глюоны не могут существовать по отдельности. Это также может пролить свет на ранние стадии Вселенной, когда глюонная плазма была доминирующей формой материи.

Хотя окончательное подтверждение потребует ещё больше данных, нынешний результат — крупнейший успех в этой области за последние десятилетия. Физики из коллаборации BESIII планируют продолжать измерения и, возможно, в ближайшие годы представить окончательное доказательство существования глюбола, которое будет занесено в учебники физики.