Jesper Bengtson
Efter næsten et halvt århundredes jagt har fysikere fundet det afgørende bevis for en partikel lavet udelukkende af kraft.
På en international fysikkonference i Brasilien præsenterede den kinesiske BESIII-kollaboration onsdag den fulde beviskæde for, at partiklen X(2370) er en såkaldt gluball, en helt ny form for stof. Det bekræfter en af standardmodellens ældste, uindfriede forudsigelser.
Fundet blev meldt ud af Institute of High Energy Physics under Det Kinesiske Videnskabsakademi, som står bag eksperimentet, og gengivet af blandt andet Phys.org.
Hvad er en gluball egentlig?
En gluball er en partikel, der udelukkende består af gluoner. Gluoner er de partikler, der bærer den stærke kernekraft og limer kvarker sammen til protoner og neutroner. Alt almindeligt stof omkring os er bygget op af kvarker.
Standardmodellen for partikelfysik forudsiger, at gluoner også kan binde sig til hinanden og danne en selvstændig partikel helt uden kvarker, altså ren “krystalliseret” kraft. Forudsigelsen er over 50 år gammel, men eksperimentelt har den været en af de vanskeligste at bekræfte i moderne fysik.
10 milliarder kollisioner var nøglen
X(2370) blev første gang observeret i 2011 ved BESIII-detektoren på Beijing Electron-Positron Collider. Selve massen på cirka 2.370 megaelektronvolt passede med teorien, men det var ikke nok. En partikels identitet afgøres af flere størrelser, herunder spin og pariteter samt en egenskab kaldet “flavor singlet”, som er den ægte signatur på en gluball.
Det store gennembrud kom, da forskerne indsamlede et datasæt på hele 10 milliarder henfald af J/psi-partikler. Ud af de mange kollisioner kunne holdet for første gang bestemme kvantetallene til 0⁻⁺ og bekræfte flavor-singlet-karakteren, oplyser BESIII-kollaborationen. Dermed er alle brikker på plads.
Selve arbejdet med spin- og paritetsmålingen blev publiceret i Physical Review Letters den 2. maj 2024 som Editor’s Suggestion. Året efter blev det udvalgt til tidsskriftets kollektion over de vigtigste artikler i 2024, den eneste inden for hadron-fysik det år.
En nyhed 50 år undervejs
Den kinesiske statsradiofoni CGTN beskriver bekræftelsen som det klareste eksperimentelle resultat i næsten fem årtiers jagt på gluballer. Ifølge kollaborationen selv er “hovedbestanddelen af X(2370) præcis den gluball”, som fysikere har ledt efter siden 1970’erne.
Bekræftelsen er ikke bare en fjer i hatten på den kinesiske grundforskning. Den udgør også en direkte test af kvantekromodynamikken, altså teorien for den stærke kernekraft. Var partiklen ikke dukket op, ville en central del af standardmodellen have stået i alvorlig tvivl.
For lægmand er pointen enkel: forskerne har for første gang set en partikel, der ikke rummer et eneste stof-byggeblok, men alene er lavet af det, der normalt holder stoffet sammen. Det er som at finde et hus bygget udelukkende af mørtel.
