Byly objeveny elementární částice, tvořené čistě jadernými silami

20. listopad 2015
Nukleony se skládají z kvarků a gluonů. Glueball (vpravo) je tvořen čistě gluony

Fyzikové z Technické univerzity ve Vídni vyhlásili, že objevili zcela zvláštní a těžko pozorovatelnou částici, tzv. glueball. Její jméno je odvozeno z tzv. gluonů, což jsou elementární částice, odpovědné za šíření silných jaderných sil, které jakoby “slepují” (anglicky glue = lepidlo) základní stavební částice v jádrech atomů.

Glueball (“koule lepidla”) je podle dnešních představ velmi nestabilní částice, vytvořená ze zmíněných gluonů. Gluony patří k částicím silových polí, bosonům, které přenášejí silnou jadernou sílu (interakci). Díky jim drží pohromadě jádra atomů, složená z protonů a neutronů, resp. kvarků, které se nacházejí v této skládačce ještě o úroveň níž. Role gluonů je někdy přirovnávána k roli fotonů v oblasti elektromagnetických jevů. Fotony zprostředkovávají silovou interakci mezi elektricky nabitými částicemi a gluony zase mezi kvarky. Nicméně je zde významný rozdíl, zatímco foton je jenom jeden, gluonů je celkem 8 typů a navíc silově působí i vzájemně mezi sebou. Tak vznikají i na sebe navázané stavy gluonů, které se nazývají gluebally.

Glueball je tedy tvořen jakoby z “čisté síly”, žije velmi krátce a lze ho detekovat jen nepřímo. Kvůli tomu museli vědci nejdříve vytvořit přesný teoretický popis jeho rozpadu, aby věděli, jaké částice se během něj tvoří (konečnými produkty jsou zde především jisté typy kvarků). Jejich zachycením pak mohou vědci zpětně zrekonstruovat původní krátce žijící gluebally, než se rozpadly. Příslušný teoretický popis vytvořili profesoři Anton Rebhan a Frederic Brünner, přičemž museli využít vícedimenzionálního kvantového popisu se započítáním gravitačních sil mezi částicemi. Jejich rozpadový model přitom při porovnání s naměřenými daty odpovídá zejména dvěma částicovým kandidátům, které mohou být glueballem.

Tyto částice vědci identifikovali jako mezon f0(1710), případně jako mezon f0(1500). Příslušné rozpady byly zaznamenány v mnoha experimentech v laboratořích na celém světě. Nyní oba profesoři čekají ještě na důležitá experimentální data tohoto typu z CERNu a pekingského urychlovače BES-III, která by měla poskytnout a přesně potvrdit kvantitativní poměry a hodnoty, předpovězené teorií. Potvrzení a pochopení obou mezonů jakožto glueballů by citelně posunulo fyziku směrem ke sjednocené teorii všech fyzikálních sil.

Zdroje: Physics Review Letters, Phys.Org 1, Phys.Org 2, IFL Science, Science Alert, Daily Galaxy, ScienceDaily, Glueball

Spustit audio
autor: Pavel Vachtl