Silny argument za istnieniem gluonium – brak poszukiwanego rozpadu
Fizycy od pół wieku poszukują gluonium, hipotetycznej cząstki zbudowanej wyłącznie z gluonów, które są nośnikami oddziaływań silnych. Zespół z eksperymentu BESIII w Pekinie przedstawił jedne z najsilniejszych dowodów na ich istnienie. Kluczową wskazówką nie jest to, jak ta cząstka oddziałuje, ale to... czego nie widać.
Protony i neutrony zawierają kwarki, które wiążą się dzięki gluonom. Ale gluony oddziałują też ze sobą. Zgodnie z chromodynamiką kwantową, gluony powinny tworzyć też własne stany związane. Te hipotetyczne obiekty nazwano gluoniami.
Jednym z kandydatów na gluonium jest cząstka X(2370) zaobserwowana w BESIII z 2011 roku. Powstaje ona w rozpadach czarmonium (mezonów J/ψ), produkowanych podczas zderzeń elektronów i pozytonów. J/ψ może wyemitować foton, a pozostałą energię przekazać gluonom, tworząc środowisko sprzyjające powstaniu gluonium.
Jednak same obserwacje X(2370) nie pozwoliły na określenie jej natury. Dopiero w 2024 roku, po przeanalizowaniu około 10 miliardów rozpadów czarmonium naukowcy ustalili jej liczby kwantowe. Okazało się, że wraz z masą odpowiadają one teoretycznym przewidywaniom dla najlżejszego gluonium pseudoskalarnego.
W najnowszej analizie naukowcy poszukiwali rozpadu X(2370) na mezony K*(892) i antykaon. Wybrali ten rozpad, ponieważ według przewidywań, powinien on zachodzić dość często, gdyby X(2370) zawierała kwarki, zatem gdyby nie była gluonium. Jeśli natomiast byłaby ona gluonium, to taki rozpad byłby zabroniony. Chińskim uczonym nie udało się znaleźć śladów rozpadu X(2370) na K*(892) i antykaon. To kolejny argument za wyłącznie gluonową naturą (X2370), chociaż sam w sobie jej nie dowodzi. Zestawienie tego wyniku z pozostałymi właściwościami badanej cząstki wyraźnie przemawia za jej dominującym składem gluonowym.
Wstępna wersja artykułu naukowego została opublikowana na łamach arXiv.
Komentarze (0)