Конец 50-летним поискам: подтверждено существование новой формы материи
Всё вокруг нас состоит из атомов, а те — из кварков. Но что, если есть частица, внутри которой нет кварков? Физики пытались найти её полвека, и недавно это удалось сделать китайским учёным.
Большинство частиц устроены по одной схеме: внутри — кварки, вокруг — глюоны, которые их склеивают. Исключением из этого правила стал глюбол, обнаруженный сотрудниками Института физики высоких энергий Китайской академии наук.
Идея родилась из квантовой хромодинамики — теории сильного взаимодействия, удерживающего атомные ядра. Глюоны переносят взаимодействие аналогично тому, как фотоны переносят электромагнитное взаимодействие для света. При этом фотоны не взаимодействуют друг с другом, а глюоны взаимодействуют. Они сами несут тот заряд, который переносят, поэтому могут связываться друг с другом, образуя устойчивые структуры. В 1970-х физики предсказали: если глюоны связываются, должен существовать сгусток чистой силы — частица без кварков — глюбол.
На бумаге идея была красивой. На практике — почти недостижимой. Долгое время глюбол оставался математической абстракцией, наличие которой никто не мог экспериментально доказать. Однако в 2011 году была обнаружена частица X(2370), которую нельзя объяснить обычными правилами. Потребовалось 15 лет и больше десяти миллиардов столкновений в коллайдере, чтобы проверить теорию. В 2024 году исследователи измерили спин и чётность — они совпали с предсказаниями для глюбола. Второе доказательство — масса. Масса X(2370) — около 2360 миллионов электронвольт. Это примерно в 2,5 раза тяжелее протона (масса протона — 938 миллионов электронвольт, электрона — 0,5 миллиона). Это число точно попадает в диапазон, который предсказывала теория для глюбола.
А главным аргументом стало отсутствие аромата кварков. Каждый имеет свой тип: верхний, нижний, странный, очарованный, прелестный, истинный. У обычных частиц кварки есть — значит, есть и аромат. У глюбола нет кварков, поэтому не должно быть и аромата. Китайские учёные проверили это на Пекинском электрон-позитронном коллайдере и убедились, что аромата у X(2370) нет. Это убедительное доказательство того, что глюоны действительно могут связываться друг с другом, образуя новый тип материи.
