Kula gluonowa brzmi nieco jak dziecięca zabawka, ale w rzeczywistości to hipotetyczna cząstka zbudowana wyłącznie z gluonów, czyli cząstek przenoszących oddziaływanie silne. Miałaby ona odpowiadać za wiązanie kwarków wewnątrz protonów i neutronów. W przeciwieństwie do większości znanych cząstek, nie zawiera ona kwarków, co od dawna czyniło ją jednym z najbardziej intrygujących – a zarazem najtrudniejszych do wykrycia – obiektów przewidywanych przez teorię chromodynamiki kwantowej.
Czytaj też: Ten stalowy kolos przewiercił się pod rzeką. Chiny pokazały rekordem jak budować kolej przyszłości
Jak się okazuje, najsilniejszych dowodów w tej sprawie dostarczyły badania cząstki oznaczonej jako X(2370). Po raz pierwszy udało się ją zaobserwować w 2011 roku, lecz dopiero kolejne analizy oraz precyzyjne pomiary zakończone w 2024 roku pozwoliły określić właściwości kuli gluonowej z wystarczającą dokładnością. Wyniki wykazały, że masa, spin oraz sposób rozpadu X(2370) są zgodne z przewidywaniami dotyczącymi tej cząstki.
Badania odbywały się z wykorzystaniem detektora BESIII. Eksperyment zgromadził ogromną liczbę danych z rozpadu mezonów J/ψ, które uznawane są za jedno z najlepszych środowisk do poszukiwania cząstek powstających z gluonów. Analiza milionów zarejestrowanych zdarzeń pozwoliła wyodrębnić sygnały odpowiadające oczekiwanym właściwościom długo poszukiwanej cząstki.
Fizycy podkreślają, iż potwierdzenie istnienia kuli gluonowej stanowi ważny test poprawności chromodynamiki kwantowej – teorii opisującej oddziaływanie silne, będącej jednym z filarów modelu standardowego. Choć teoria od ponad pół wieku przewidywała możliwość istnienia takich cząstek, ich jednoznaczne wykrycie pozostawało niezwykle trudne, ponieważ ich sygnały często nakładają się na właściwości innych, dobrze znanych cząstek.
Zdaniem autorów doniesień w tej sprawie uzyskane wyniki z jednej strony wzmacniają obowiązującą teorię oddziaływań elementarnych, a z drugiej otwierają drogę do dalszych badań nad materią w najbardziej podstawowej skali. Lepsze poznanie zachowania gluonów może pomóc w wyjaśnieniu procesów zachodzących we wnętrzu protonów i neutronów, a także dostarczyć nowych informacji o mechanizmach odpowiedzialnych za powstawanie masy cząstek.
I choć fizycy określają uzyskane wyniki jako najmocniejsze dotychczas potwierdzenie istnienia kuli gluonowej, to badania będą trwały dalej. Kolejne eksperymenty mają jeszcze dokładniej zbadać właściwości cząstki X(2370) oraz sprawdzić, czy istnieją także inne odmiany tych cząstek przewidywane przez teorię. Jeśli fizykom uda się zebrać kolejne dowody, takie odkrycie oficjalnie stałoby się jednym z najważniejszych sukcesów współczesnej fizyki cząstek elementarnych.
Źródło: CGTN
