BES III encontra evidência mais forte de glueballs

Físicos do experimento Beijing Spectrometer III (BES III) relataram a evidência mais forte até agora de glueballs, partículas feitas inteiramente de glúons, em um preprint publicado no arXiv no mês passado e apresentado na Conferência Internacional de Física de Altas Energias (ICHEP) na semana passada. As descobertas se concentram na partícula X(2370), que agora corresponde às principais previsões teóricas para um glueball.

A colaboração BES III analisou modos de decaimento da X(2370) não relatados anteriormente e descobriu que ela é um "singleto de sabor", o que significa que não está ligada a um sabor específico de quark, como up, down ou strange. A equipe estima que a partícula é cerca de 90% glúons, e sua massa medida de 2,395 GeV/c² concorda com as previsões da QCD na rede, assim como seu spin e paridade.

Glueballs são uma previsão direta da cromodinâmica quântica, a teoria da força nuclear forte, e sua existência preencheria uma lacuna de longa data no Modelo Padrão. A maior parte da massa dos prótons e nêutrons vem da energia dos glúons que ligam os quarks, não dos próprios quarks, então confirmar glueballs aprofundaria a compreensão de como a matéria adquire sua massa.

A partícula X(2370) foi descoberta pela primeira vez no BES III em 2011 com uma massa inicial de 2,370 GeV/c², ligeiramente abaixo do valor teórico. Em 2024, o experimento havia registrado mais de 10 bilhões de partículas J/ψ, permitindo medições mais precisas. O BES III, um colisor de elétrons e pósitrons projetado para estudar decaimentos de J/ψ, começou a coletar dados em 2008 e registrou mais de 226 milhões de eventos em seu primeiro ano.

Colin Morningstar, físico de partículas da Universidade Carnegie Mellon, que não participou da pesquisa, chamou o resultado de "um triunfo experimental" e "a evidência mais forte até agora de que partículas dominadas por um componente de glueball podem existir na natureza", segundo a Science. A verificação independente é o próximo passo, possivelmente na proposta Super Tau-Charm Facility na China ou no Colisor de Elétrons e Íons em construção no Laboratório Nacional de Brookhaven nos EUA, embora o BES III seja atualmente a única máquina dedicada exclusivamente à caça de glúons.