Une particule faite de force: les physiciens disent avoir trouvé une mystérieuse "globe"

Des physiciens en Chine ont affirmé avoir trouvé des preuves solides d'une particule longtemps recherchée connue sous le nom de glueball, composée entièrement de particules porteuses de force appelées gluons. La découverte, annoncée lors de la Conférence internationale sur la physique des hautes énergies à Natal, au Brésil, est centrée sur une particule désignée X2370, observée pour la première fois en 2011.

L'expérience BESIII, basée au Beijing Electron, Positron Collider II, est en cours depuis 2008. Elle étudie les collisions entre électrons et positrons, produisant des particules subatomiques fugaces qui peuvent se désintégrer en glueballs. Au cours de la dernière décennie, les scientifiques ont analysé près de dix milliards d'instances de désintégrations de mésons J/ψ, en se concentrant sur le comportement de X(2370). En 2024, ils ont déterminé la parité de spin de la particule, une propriété clé en physique des particules. Leur analyse a révélé que X23(70) est une particule pseudoscalaire avec une parité de spin de 0−+, correspondant aux prédictions théoriques pour la plus légère glueball.

Cependant, cela ne suffit pas à confirmer sa composition, car de nombreuses autres particules partagent des caractéristiques similaires. La quête de glueballs a commencé il y a plus de deux décennies, motivée par la nécessité de tester la chromodynamique quantique (QCD), la théorie qui régit la force forte qui lie les quarks et les gluons. Selon QCD, les gluons devraient être capables d'interagir les uns avec les autres, un phénomène qui se manifesterait par l'existence de glueballs.

Elle se souvient de l'excitation entourant la détection initiale, notant que la masse de la particule s'alignait avec un type spécifique de boule de colle prédit par QCD. L'importance de X ((2370) est devenue encore plus claire lorsqu'elle a été observée dans la désintégration d'une particule plus lourde, le méson J/ψ. Shan Jin de l'Université de Nanjing a expliqué que la dégradation des particules J/ψ est considérée comme le cadre idéal pour la détection des boules de colle, car ces désintégrations sont riches en informations sur la dynamique sous-jacente des interactions fortes. La capacité de l'expérience BESIII à générer de grandes quantités de mésons J/ψ a permis des études détaillées de leurs modèles de désintégration. Malgré ces observations, certaines incertitudes subsistent.

Yabsley a souligné que les données antérieures étaient insuffisantes pour déterminer de manière concluante la nature de X ((2370), car d'autres explications étaient possibles. La détermination récente de la parité de spin apporte un soutien plus fort, mais elle n'est pas concluante. Jin a reconnu que si les nouvelles découvertes s'alignent sur les attentes théoriques, des recherches supplémentaires seront nécessaires pour éliminer les hypothèses concurrentes.

Il permettrait de valider une prédiction fondamentale de la QCD et d'approfondir notre compréhension de la façon dont la masse provient des interactions des particules fondamentales.