Durante más de doscientos años, los físicos de partículas han estado —parafraseando a Alicia en el País de las Maravillas— explorando hasta dónde llega el laberinto atómico. Un gran avance se produjo a principios del siglo XIX ^, cuando el científico John Dalton comenzó a investigar la teoría atómica moderna. A finales de ese siglo, el físico J.J. Thomson descubrió el importantísimo electrón, y a finales de la década de 1960, los físicos del Centro del Acelerador Lineal de Stanford (SLAC) descubrieron la existencia de los quarks : partículas subatómicas que forman los componentes de los protones y neutrones.

Hasta donde sabemos, los quarks son los bloques de construcción fundamentales de toda la materia. Sin embargo, durante décadas, los científicos han estado intentando descifrar todas las partículas que pueden resultar de esta sopa subatómica, y se han estancado en una partícula particularmente esquiva: la » bola de pegamento «, que está compuesta casi en su totalidad por gluones. Los gluones son las partículas portadoras de la fuerza nuclear fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo, junto con la fuerza nuclear débil, el electromagnetismo y la gravedad. Y como su nombre indica, se cree que los gluones actúan como el pegamento que une a los protones y neutrones en el núcleo atómico.

Como señala Science , otras partículas portadoras de fuerza —fotones , bosones w y z, y posiblemente gravitones— no interactúan entre sí. Sin embargo, los gluones poseen carga, lo que significa que, teóricamente, podrían unirse, según la cromodinámica cuántica (QCD). Estas partículas unidas, compuestas principalmente de gluones, son lo que los científicos denominan «glueballs».

En 2011, un equipo científico de la Colaboración BESIII en el Colisionador de Electrones y Positrones de Pekín, también conocido como Colaboración BESIII, detectó una posible bola de pegamento. Denominada X(2370), la partícula coincidía con algunas de las propiedades predichas por la cromodinámica cuántica (QCD), pero los resultados seguían siendo inciertos. Sin embargo, el equipo logró un gran avance en 2024, cuando determinó que la masa y la identidad cuántica de la partícula también coincidían con las predicciones. La clave del éxito del equipo reside en que el colisionador produce un mesón específico, J/ψ, cuyos productos de desintegración son ricos en gluones . Por supuesto, todo esto ocurre casi simultáneamente, y analizar los resultados requiere matemáticas complejas.

“La desintegración radiactiva del mesón J/ψ es un proceso rico en gluones y, por lo tanto, se considera un lugar ideal para buscar y estudiar glueballs”, escribió el equipo en un estudio de 2024 publicado en la revista Physical Review Letters .

Dos años después, en un preimpreso publicado en el servidor arXiv (y presentado en la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías de este mes en Brasil), la Colaboración BESIII proporcionó aún más evidencia de que la partícula X(2370) es, en efecto, la glueball que buscaban. Al analizar 10 mil millones de eventos de desintegración J/Ψ, el equipo descubrió que X(2370) es un «singlete de sabor», lo que significa que la partícula no favorece ninguno de los seis «sabores» de quarks: arriba, abajo, extraño, encanto, cima o fondo. Se cree que los gluones interactúan por igual con todos los sabores de quarks , y los investigadores afirman que esta cualidad de singlete de sabor es «la característica más importante de una glueball».

Verificar los resultados de forma independiente podría llevar años, ya que el colisionador de Pekín es el único dedicado a la búsqueda de gluones. Pero por ahora, parece que otra predicción de la cromodinámica cuántica se ha confirmado.

https://www.popularmechanics.com/science/a73498456/glueball/