Ученые обнаружили доказательства существования таинственной частицы, получившей название Glueball

Ученые давно искали клеевые частицы, которые представляют собой связанные состояния субатомных глюонных частиц, существующие самостоятельно, без участия кварков. Похоже, что такие частицы были обнаружены в эксперименте с ускорителем частиц. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.

Основная задача глюонов — удерживать кварки на месте и поддерживать стабильность атомов, причем кварки являются строительными блоками протонов и нейтронов. Эта роль делает глюон частью сильного ядерного взаимодействия — одного из четырех фундаментальных сил природы, которые поддерживают законы физики вместе с гравитацией, электромагнетизмом и слабым ядерным взаимодействием.

До сих пор ученые только предполагали существование глюболов, поскольку они считают, что глюоны могут сцепляться между собой. Глюоны сами по себе не содержат вещества, а только передают силу, а глюболы имеют массу, возникающую из взаимодействий глюонов. Обнаружение их было бы еще одним свидетельством того, что наша текущая модель устройства Вселенной, также известная как стандартная модель физики элементарных частиц, действительно соответствует реальности.

На Пекинском электрон-позитронном коллайдере II в Китае проводились эксперименты по столкновению и объединению мезонов — частиц, состоящих из кварка и антикварка. Эти мезоны удерживались вместе с помощью сильного ядерного взаимодействия.

В ходе анализа материалов с коллайдера и обработки данных за десятилетие, включающих около 10 млрд образцов, ученые обнаружили частицу X (2370) с массой около 2395 МэВ/c^2, соответствующую теоретическим ожиданиям о глюболах. Однако для окончательного подтверждения этого открытия и для более полного понимания необходимы дополнительные эксперименты и измерения.

Таким образом, хотя доказательства существования глюболов еще не окончательно подтверждены, признаки их уже очевидны. В 2015 году ученые заинтересовались предполагаемыми глюболами и наблюдали намеки на их присутствие. В будущем другие частицы могут сделать переход от теоретического к реальному уровню.

Большинство научных исследований в этой области стали возможны благодаря постоянному развитию математических методов и вычислительных возможностей, необходимых для моделирования огромного количества конкретных взаимодействий и эволюций, связанных с глюболами. Кроме того, теперь у нас имеется необходимое оборудование и инструменты, позволяющие заглянуть в самые глубокие механизмы природы и воспроизвести миллиарды состояний частиц, необходимых для обнаружения чего-то настолько редкого и экзотического, как глюболы.

Физикам удалось измерить и количественно определить невидимую структуру, которая может изменять направление движения частиц в ней и создавать определенные сложности для исследований элементарных частиц в суперпротонном синхротроне. Она возникает в фазовом пространстве, которое может представлять собой одно или несколько состояний движущейся системы. Поскольку для описания структуры требуются четыре состояния, исследователи рассматривают ее как четырехмерную.