Dopo oltre mezzo secolo di ricerche, i fisici potrebbero essere finalmente molto vicini alla conferma dell’esistenza delle glueball, particelle esotiche costituite quasi interamente da gluoni. A fornire le nuove prove è l’esperimento Beijing Spectrometer III, in Cina, che ha analizzato con grande precisione una particella chiamata X(2370).

Le glueball sono previste dalla cromodinamica quantistica, la teoria che descrive l’interazione nucleare forte, ma finora nessun candidato era riuscito a soddisfare in modo sufficientemente convincente tutte le caratteristiche necessarie per essere identificato come tale. I nuovi risultati, presentati alla International Conference on High Energy Physics e pubblicati anche in un preprint, potrebbero cambiare la situazione.

Cosa sono le glueball

La materia ordinaria è formata da quark legati tra loro dai gluoni, le particelle che trasportano la forza nucleare forte. Gran parte della massa di protoni e neutroni non deriva direttamente dai quark, ma dall’enorme quantità di energia associata proprio a questi legami. La particolarità dei gluoni è che possono interagire anche tra loro. Da qui nasce una previsione: dovrebbe essere possibile formare particelle composte esclusivamente, o quasi, da gluoni, senza bisogno di quark. Sono proprio queste le misteriose glueball, cercate sperimentalmente da decenni.

Il candidato X(2370)

Uno dei candidati più promettenti è X(2370), scoperto nel 2011 grazie a BES III. Nel 2024 l’esperimento aveva ormai raccolto oltre 10 miliardi di particelle J/ψ, consentendo agli scienziati di studiare eventi estremamente rari con una precisione prima impossibile. La massa misurata di X(2370), circa 2,395 GeV/c², coincide in maniera sorprendente con quella prevista dai calcoli teorici per una glueball. Anche spin e parità risultavano compatibili, ma mancava ancora un elemento decisivo.

Le nuove analisi hanno studiato diversi modi di decadimento mai osservati prima, mostrando che X(2370) è un cosiddetto flavor singlet: non sembra cioè associato in modo particolare ai quark up, down o strange. Secondo il team, la particella sarebbe composta per circa il 90% da gluoni, soddisfacendo così tre delle principali proprietà previste per una glueball. I ricercatori parlano quindi di una catena di prove molto più completa rispetto al passato (perché il numero di particelle elementari è un mistero irrisolto?).

Perché la conferma non è ancora definitiva

La scoperta non può ancora essere considerata definitiva. Sarà necessaria una conferma indipendente da altri esperimenti, forse attraverso il futuro Super Tau-Charm Facility cinese o l’Electron-Ion Collider in costruzione negli Stati Uniti. Ma, secondo diversi fisici, si tratta della prova più forte ottenuta finora che particelle dominate dai gluoni possano davvero esistere in natura: una possibile nuova tessera del complicatissimo mosaico della materia subatomica.

Intanto è stata finalmente rilevata la misteriosa particella X nella "zuppa primordiale".

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