Полвека поисков увенчались успехом: учёные нашли глюбол в данных пекинского коллайдера

Внутри атомных ядер протоны и нейтроны удерживаются вместе силой, которую физики называют сильным взаимодействием. Переносчиками этой силы служат частицы-глюоны. Согласно Стандартной модели, глюоны способны соединяться друг с другом, образуя гипотетические глюболы — единственные в природе частицы, целиком состоящие из переносчиков фундаментальных сил. Их существование было предсказано теоретически, но экспериментально обнаружить глюбол не удавалось почти пятьдесят лет. Теперь учёные заявляют, что это наконец удалось.

Коллаборация BESIII, работающая на Пекинском электрон-позитронном коллайдере, занималась изучением распадов пси-мезонов. В 2011 году исследователи заметили новую частицу, получившую обозначение X(2370). Но тогда данных было недостаточно, чтобы точно определить её свойства. В 2024 году статистическая выборка выросла до десяти миллиардов распадов, что позволило учёным впервые точно измерить спин и чётность частицы. Полученные значения — 0-+ — полностью совпали с теоретическими предсказаниями квантовой хромодинамики на решётке для псевдоскалярного глюбола.

Совсем недавно физики обнаружили несколько новых путей распада X(2370) и, что ещё важнее, впервые установили её «синглетный» аромат — то есть его отсутствие. Это означает, что у частицы нет никакого аромата. Из теоретических предсказаний следует, что это главная черта глюбола. У него все ароматы взаимно уравновешены. Это как если бы все цвета спектра смешались в белый свет — никакой цвет не доминирует, все представлены одинаково. Именно этого свойства не было ни у одной известной частицы, и именно оно отличает глюбол от всего остального.

Таким образом, выстроена полная цепочка экспериментальных доказательств. Масса, квантовые числа, особенности распада и синглетный аромат — всё совпадает с предсказаниями. Каждая из этих характеристик в отдельности могла быть случайностью, но их совокупность делает случайное совпадение практически невозможным.

Однако авторы проявили осторожность. В научной статье они пока оставили открытие в статусе гипотезы. Но тон их публикаций, аргументация и объём накопленных данных позволяют с большой долей уверенности утверждать, что почти пять десятилетий поисков глюболов наконец увенчались успехом.

Открытие глюбола — это не просто добавление ещё одной частицы в длинный список. Это лучшее на сегодняшний день экспериментальное подтверждение квантовой хромодинамики — теории, описывающей сильное взаимодействие. Теперь, когда глюбол найден, учёные могут проверить предсказания теории с беспрецедентной точностью. Физика элементарных частиц вступает в новую фазу. Там, где раньше была гипотеза, теперь есть экспериментальный факт. И вопросы, которые ещё вчера казались открытыми, сегодня начинают обретать ответы.