Mô hình Chuẩn của vật lý hạt là lý thuyết cơ bản tóm tắt một cách tinh tế sự hiểu biết của chúng ta về các lực và hạt cơ bản tạo nên vũ trụ. Hãy coi nó như một loại bảng tuần hoàn của vật lý hạt. Mô hình này phân loại tất cả các hạt hạ nguyên tử đã biết, bao gồm sáu loại quark, sáu loại lepton (chẳng hạn như electron) và các hạt mang lực như photon cho lực điện từ, gluon cho lực mạnh và boson W và Z cho lực yếu. lực lượng. .

Proton và neutron không phải là một phần của Mô hình Chuẩn vì chúng là những hạt lớn hơn được tạo thành từ các quark. Tất cả các hạt lớn hơn và mọi vật chất chỉ bao gồm các quark và lepton.

Trong số nhiều hạt được Mô hình Chuẩn dự đoán, có một số hạt kỳ lạ vẫn chưa được xác nhận. Điều này bao gồm “quả bóng keo” hoặc các bó hạt được làm hoàn toàn bằng gluon, là những hạt truyền lực mạnh. Nói cách khác, quả cầu keo là một hạt được tạo thành hoàn toàn bằng lực. Người hâm mộ Star Wars, hãy vui mừng!

Đừng để cái tên ngớ ngẩn đánh lừa bạn. Quả cầu Rất thú vị – và bất chấp bản chất khó nắm bắt của nó, nhiều nhà vật lý hạt tin chắc rằng nó thực sự tồn tại. Gần đây, sau nhiều thập kỷ làm việc tại Máy Va chạm Hạt Bắc Kinh, cuối cùng có thể đã tìm thấy bằng chứng đầu tiên về sự tồn tại của một quả cầu keo, một hạt mới tên là X(2370) phân rã từ một loại meson cụ thể, gọi là J/ψ.

Một quả bóng làm từ sức mạnh

Sự khác biệt chính giữa quả bóng keo và các phân tử khác nằm ở cấu trúc của chúng và các tương tác liên quan. Trong các hadron điển hình, chẳng hạn như proton và neutron, gluon đóng vai trò là “chất keo” làm trung gian lực mạnh giữa các quark. Ngược lại, các quả cầu keo là các trạng thái gluon tinh khiết, về cơ bản là tập hợp các gluon liên kết với nhau. Sự tự tương tác này là một tính năng độc đáo phát sinh từ khả năng của các gluon tương tác với nhau, không giống như các chất mang lực khác như photon trong điện từ.

Việc phát hiện và nghiên cứu các quả cầu keo rất khó vì chúng được cho là sẽ trộn lẫn với các hạt chứa quark khác và phân hủy thành các hạt quen thuộc hơn, khiến chúng khó nắm bắt trong các quan sát thực nghiệm.

Kể từ khi được đưa lên mạng lần đầu tiên vào năm 2008, Máy quang phổ Bắc Kinh III – một thí nghiệm phát hiện hạt đặt tại Máy va chạm Electron-Positron ở Bắc Kinh – đã ghi lại 10 tỷ sự kiện hình dạng hạt J/ψ. Đây là một số hạt không ổn định nhất đang tồn tại, tồn tại trong một khoảnh khắc ngắn trước khi phân rã thành một thứ khác, bao gồm cả hạt X(2370) được xác định gần đây.

X(2370) thể hiện những đặc tính thú vị phù hợp với những đặc tính được mong đợi từ một quả cầu keo. Nó không có điện tích, không có hóa trị lẻ và có khối lượng nằm trong phạm vi mong đợi đối với trạng thái hình cầu nhẹ nhất. Các kết quả cũng rất phù hợp với các dự đoán từ sắc động lực học lượng tử (QCD), một phương pháp tính toán mới chỉ hoàn thiện gần đây đủ để dự đoán các hạt kỳ lạ như vậy với độ chính xác cao.

Theo các nhà nghiên cứu ở Trung Quốc, ý nghĩa thống kê của kết quả này là hơn 5 sigma. Điều này có nghĩa là chỉ có 0,00006% khả năng kết quả đo là một bất thường thống kê ngẫu nhiên.

Cần nghiên cứu thêm

Bất chấp những kết quả đầy hứa hẹn này, vẫn có lý do để thận trọng. Tốc độ sản xuất và tỷ lệ phân nhánh của X(2370) không hoàn toàn khớp với mong đợi ban đầu. Có thể hạt này đại diện cho một trạng thái kỳ lạ khác, giống như tetraquark, chứ không phải là một quả cầu keo thực sự, như nhà vật lý và nhà báo khoa học Ethan Siegel đã lưu ý trong một bài báo. Suy nghĩ lớn tình trạng.

“Tuy nhiên, với hàng trăm nghìn hạt tổng hợp loại A chắc chắn phải tồn tại nhưng chưa từng được nhìn thấy trước đây, vẫn còn nhiều việc phải làm để xác định bản chất đầy đủ của Vụ phóng nếu không có quả bóng keo nào trong đó. Siegel viết: “Nếu quả cầu keo tồn tại, thì X(2370) có thể là vật thể đầu tiên được nhân loại phát hiện”.

Kết quả mới xuất hiện trong Thư đánh giá thể chất.