Впервые физикам удалось засечь глюбол — неуловимую частицу из квантов чистой силы

Ученые из Китая, России и еще 14 стран объединились для работы с данными, полученными при экспериментах на BEPC II — электрон-позитроном коллайдере, работающим в Пекине. Совместными усилиями им удалось различить частицы, которые могут быть так называемыми глюболами — существование этого типа бозонов предсказано гипотетически, но в ходе экспериментов зафиксировать его раньше не удавалось. Статья о возможном открытии опубликована в журнале Physical Review Letters.

Пекинский коллайдер — единственный, в чьи задачи входит, помимо прочего, получение J/ψ-мезонов, одного из видов элементарных частиц. При их распаде (и только при нем, насколько известно) образуются еще более мелкие частицы, в том числе те, которые называются X(2370). Именно на них и было сосредоточено исследование.

«Измеренная масса и спиновая четность X(2370) согласуются с предсказаниями о легчайшем псевдоскалярном глюболе», — поясняют авторы статьи важность опубликованных расчетов.

При этом поясняется, что зона для поиска глюболов была выбрана неслучайно. Ведь именно радиационный распад J/ψ-мезонов считается идеальной ситуацией для поиска и изучения этих, пока неуловимых, частиц. Дело в том, что во время процесса фиксируется множество бозонов под названием глюоны — а именно из этих частиц, согласно теоретическим расчетам, должны состоять глюболы.

При этом сами по себе глюоны очень необычны: фактически эти кванты представляют собой чистую силу, скрепляя кварки, которые являются фундаментальной частицей материи. То есть, кварки образуют более крупные частицы — адроны, которые в свою очередь делятся на барионы (из трех кварков) и мезон (два кварка), а вот глюоны — это своеобразный пробел и одновременно клей между кварками.

При такой своеобразной роли глюоны обладают и своеобразными свойствами. Они не имеют массы (во всяком случае, так предсказывают выкладки современных ученых). А значит, как и все другие безмассовые частицы, должны двигаться со скоростью света (оставаясь при этом «пробелом» и «клеем» между кварками). Кроме того, они имеют нулевой электрический заряд.

Всего существует восемь независимых типов глюонов. Физики говорят, что они разного цвета, но на самом деле это не цвет в нашем понимании слова. Цветовым зарядом в квантовой физике для удобства называют квантовое число, обозначающее характеристику глюонов и кварков, которая напоминает электрический заряд для более крупных объектов. Только если электрических зарядов два (отрицательный и положительный), то цветов — три (их для удобства называют «красный», «зеленый» и «синий»), еще имеется три антицвета («антикрасный», «антизеленый» и «антисиний»), а также два нейтральных варианта.

Считается, что глюоны в естественных условиях невозможно найти в свободном состоянии. Однако, гипотетически, существуют те самые глюболы, в которых есть только глюоны — но нет кварков. Такая составная частица, согласно гипотезе, образуется из глюонов только одинакового цвета, которые удерживаются вместе в так называемом «глюонном мешке». При этом, как уже говорилось, в отличие от составляющих их глюонов глюболы имеют массу.

Открытие «частицы, похожей на гравитон» — что это значит? Объясняет Алексей Семихатов

Татьяна Димова: зачем разбирать Вселенную на кварки

Кристалл времени заставили колебаться беспрецедентные 40 минут