La ricerca della glueball: una scoperta rivoluzionaria nella fisica delle particelle

La ricerca della glueball: una scoperta rivoluzionaria nella fisica delle particelle
Rappresentazione di un protone, con il gluone che interagisce tra i tre quark. (Mahir KART/Shutterstock.com)

I fisici potrebbero aver fatto una scoperta significativa: la presenza di una glueball. Questo termine non si riferisce alla colla comune, ma ad una particolare interazione tra i gluoni, i mediatori della forza nucleare forte, che sono responsabili del trasporto di questa forza tra i quark. La peculiarità di questa forza risiede nel fatto che non si manifesta in modo semplice come la gravità o l’elettromagnetismo, ma coinvolge tre diverse “cariche” che i fisici hanno chiamato “colore” negli anni ’60, non perché si tratti di un vero e proprio colore, ma per motivi che presto diventeranno chiari.

Per comprendere meglio, prendiamo ad esempio il protone, una particella che costituisce il nucleo atomico e che è composta da tre quark. Poiché la forza nucleare forte non introduce una nuova carica, le cariche dei tre quark devono annullarsi. Ogni quark ha una diversa “carica di colore”: blu, verde o rosso, che insieme si annullano reciprocamente, analogamente alle luci di questi colori che possono mescolarsi per creare la luce bianca.

Esistono anche particelle chiamate mesoni, composte da un quark e un antiquark, che non presentano “colore”. Di conseguenza, è logico pensare che esistano anche anticolore, come l’antiblu, l’antiverde e l’antirrrosso. I gluoni, che trasportano la forza nucleare forte, interagiscono con i quark e possono anche interagire tra di loro. È in questa interazione che la fisica diventa affascinante: i gluoni possono combinarsi per formare una particella senza la necessità di quark.

La ricerca di questa particolare particella è stata condotta utilizzando il Beijing Spectrometer III (BES III), un grande collider di particelle in grado di produrre un tipo specifico di mesone chiamato mesone (J/psi), composto da un quark charm e un antiquark charm. Durante il suo decadimento, si sono osservate delle caratteristiche interessanti.

Recenti studi condotti dai ricercatori della collaborazione hanno portato alla scoperta di una rara combinazione di un protone e un antiprotone, dopo aver analizzato oltre 10 miliardi di decadimenti di J/. Inoltre, è stata individuata una nuova particella denominata X(2370), il cui numero tra parentesi rappresenta la sua massa in megaelettronvolt diviso per la velocità della luce al quadrato. Questo valore è stato successivamente rivisto, collocando la massa effettiva intorno a 2395 MeV/c2, in linea con le aspettative teoriche riguardanti l’esistenza di una glueball a quella massa.

Le osservazioni effettuate sembrano essere coerenti con l’ipotesi della presenza di questa particella leggendaria, rappresentando i risultati più convincenti mai ottenuti a favore dell’esistenza dei glueballs. Tuttavia, non si tratta di una prova definitiva, poiché un’altra interazione tra quark e antiquark potrebbe generare la stessa particella. È necessario condurre ulteriori ricerche per confermare o confutare la natura di glueball di questa particella.

Lo studio dettagliato su questo argomento è stato pubblicato sulla prestigiosa rivista Physical Review Letters, evidenziando l’importanza e la complessità di questa ricerca nel campo della fisica delle particelle.

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