Higgsův boson je možná tou nejznámější hypotetickou částicí ze všech, která už navíc nejspíš není hypotetická, rozhodně ale není jediný. Snad ještě fantasknější než Higgsovy bosony jsou gluebally, hypotetické částice skládající se ze dvou a více gluonů. Po ohlášení objevu Higgsových bosonů není vyloučeno, že teď budou na řadě právě tyhle exotické příšerky částicové zoo. Existence glueballů je teď totiž jednou z nejdůležitějších předpovědí Standardního modelu částicové fyziky, které zatím nebyly experimentálně potvrzené.
Gluony jsou elementární částice ze skupiny bosonů, které zprostředkovávají silnou interakci mezi kvarky. Díky gluonům také mohou existovat jádra atomů, protože umožňují vytvoření vazby mezi protony a neutrony. Fungují jako takové částicové lepidlo a od toho se i v angličtině odvozuje jejich název (glue = lepidlo). Gluony mají nulovou hmotnost, ale gluebally by teoreticky jistou hmotnost mít měly, díky interakcím mezi gluony uvnitř glueballu.
Gluony byly objeveny už v roce 1979, deset let po svém předpovězeni, na urychlovači částic PETRA (Positron-Electron Tandem Ring Accelerator) výzkumného centra DESY v německém Hamburku. Gluebally jsou ale zatím nepolapitelné, i když je vědci honí celá desetiletí. Doposud není úplně jasné, jak gluebally vznikají a jak se rozpadají. Ještě větší problém ale spočívá v tom, že se v experimentech na urychlovačích nejspíš smíchávají s obyčejnými hadrony, tedy částicemi složenými z kvarků a nesmírně těžko se v takovém guláši hledají.
Řešení těchto obtíží a příslib brzkého objevení glueballů nabízejí čínští fyzici Cong-Feng Qiao a Liang Tang z Čínské akademie věd v časopisu Physical Review Letters. Jejich trik spočívá v tom, že se soustředili na takzvané nekonvenční gluebally, jejichž specifické vlastnosti jim neumožňují se míchat s hadrony. Dotyčné gluebally obsahují tři gluony a fyzici jim poťouchle říkají „oddbally“, česky výstředníci, podivíni.
Vědci použili kvantovou chromodynamiku, která popisuje vztahy mezi gluony a kvarky a s její pomocí důkladně analyzovali oddbally typu 0 ¯ ¯ (označené podle hodnot kvantových čísel j, C a P). Jsou prý natolik divné, že bychom je měli v experimentech objevit relativně snadno. Qiao a Tang vypočítali, že by měly existovat dva stabilní oddbally 0 ¯ ¯ s teoretickou hmotností 3,81 a 4,33 gigaelektronvoltu. Neměly by se tudíž míchat s hadrony, je prý ale teoreticky možné, že by se zase mohly plést s jinými částicemi, jako jsou hybridní kvarko-gluonové stavy.
Qiao s Tangem očekávají, že bychom oddbally 0 ¯ ¯ mohli v dohledné době chytit třeba na Velkém hadronovém srážeči LHC v CERNu, v experimentech BES III v Pekingu, Belle II v japonské Tsukubě, PANDA v německém Darmstadtu nebo na italském urychlovači SuperB. Podle všeho už odstartoval další velkolepý týmový závod, jehož vítězové se nesmazatelně zapíší do historie vědy. Až někdo gluebally chytí, bude to další veliký úspěch Standardního modelu a také kvantové chromodynamiky. Navíc, objev prvního glueballu rozpoutá hon na další, kterých by měla být celá řada. V částicové zoo se už na ně jistě velice těší.
Video: Gluons: How color works in strong interactions. Kredit: IEET2.
Literatura
PhysOrg 5. 12. 2014, Physical Review Letters 113: 221601,Wikipedia (Glueball).
Diskuze:
