BES III: la prova più forte finora per le glueball

I fisici dell'esperimento Beijing Spectrometer III (BES III) hanno riportato la prova più forte finora dell'esistenza delle glueball, particelle composte interamente da gluoni, in un preprint pubblicato su arXiv il mese scorso e presentato la settimana scorsa alla International Conference on High Energy Physics (ICHEP). I risultati si concentrano sulla particella X(2370), che ora corrisponde alle principali previsioni teoriche per una glueball.

La collaborazione BES III ha analizzato modalità di decadimento della X(2370) precedentemente non riportate e ha scoperto che si tratta di un "singoletto di sapore", il che significa che non è legata a un sapore specifico di quark come up, down o strange. Il team stima che la particella sia composta per circa il 90% da gluoni, e la sua massa misurata di 2,395 GeV/C² concorda con le previsioni della QCD su reticolo, così come il suo spin e la sua parità.

Le glueball sono una previsione diretta della cromodinamica quantistica, la teoria della forza nucleare forte, e la loro esistenza colmerebbe una lacuna di lunga data nel Modello Standard. La maggior parte della massa di protoni e neutroni deriva dall'energia dei gluoni che legano insieme i quark, non dai quark stessi, quindi confermare le glueball approfondirebbe la comprensione di come la materia acquisisce la sua massa.

La particella X(2370) è stata scoperta per la prima volta a BES III nel 2011 con una massa iniziale di 2,370 GeV/C², leggermente inferiore al valore teorico. Entro il 2024, l'esperimento aveva registrato oltre 10 miliardi di particelle J/ψ, consentendo misurazioni più precise. BES III, un collisore elettrone-positrone progettato per studiare i decadimenti J/ψ, ha iniziato la raccolta dati nel 2008 e ha registrato oltre 226 milioni di eventi nel suo primo anno.

Colin Morningstar, fisico delle particelle alla Carnegie Mellon University, non coinvolto nella ricerca, ha definito il risultato "un trionfo sperimentale" e "la prova più forte finora che particelle dominate da una componente di glueball possano esistere in natura", secondo Science. La verifica indipendente è il passo successivo, possibilmente presso la proposta Super Tau-Charm Facility in Cina o l'Elettrone-Ione Collider in costruzione al Brookhaven National Laboratory negli Stati Uniti, anche se BES III è attualmente l'unica macchina dedicata esclusivamente alla caccia ai gluoni.