Эксперимент BESIII впервые подтвердил существование глюболов

8 августа по пекинскому времени на Международной конференции по физике высоких энергий (ICHEP 2026), проходившей в Бразилии, международная коллаборация эксперимента Пекинский спектрометр III (BESIII) на Пекинском электрон-позитронном коллайдере объявила в формате специального пленарного доклада: после 15 лет непрерывных исследований эксперимент BESIII выстроил полную цепочку доказательств существования глюболов, разгадав загадку, более полувека волновавшую научное сообщество. Это открытие не только обеспечило решающую проверку теории “квантовой хромодинамики”, но и свидетельствует о существовании принципиально новой формы материи —— материи, состоящей исключительно из “сил”.

Атомные ядра состоят из протонов и нейтронов, которые, в свою очередь, состоят из кварков. Между кварками сильное взаимодействие передаётся глюонами, подобно тому как фотоны передают электромагнитное взаимодействие. Однако особенность глюонов в том, что фотоны не притягиваются друг к другу, а глюоны — притягиваются. Поэтому глюоны могут связываться между собой, образуя принципиально новую частицу — глюбол.

В физической теории сильного взаимодействия “квантовой хромодинамике” глюбол является чрезвычайно важным предсказанием, поскольку это единственная частица, состоящая из “переносчиков силы”. Однако на протяжении полувека экспериментально обнаружить глюбол не удавалось. Существует ли глюбол на самом деле — это ключевая проверка данной физической теории и одна из важнейших нерешённых научных проблем по сей день.

Пекинский электрон-позитронный коллайдер способен в больших количествах производить J/psi-частицы, открытые Сэмюэлом Тингом. Эти частицы мгновенно распадаются на другие, более лёгкие частицы. Теоретически процесс распада J/psi чрезвычайно благоприятен для рождения глюболов и является одним из лучших путей их поиска. Экспериментальный поиск глюболов также был одной из главных физических задач Пекинского электрон-позитронного коллайдера на протяжении десятилетий.

В 2011 году коллаборация BESIII обнаружила в продуктах распада J/psi новую частицу X(2370), предположительно являющуюся глюболом. После 13 лет усилий, в 2024 году, впервые используя 10 миллиардов J/psi-частиц, они определили квантовые числа спина и чётности X(2370). Её масса полностью совпала с теоретическими предсказаниями решёточной квантовой хромодинамики для глюбола с теми же квантовыми числами, что стало ключевым шагом к установлению её истинной природы.

Недавно исследовательская группа под совместным руководством профессора Цзинь Шаня из Нанкинского университета и профессора Хуан Яньпин из Института физики высоких энергий Китайской академии наук сделала ещё один большой шаг вперёд: они обнаружили несколько новых каналов распада частицы X(2370) и впервые измерили ещё одну ключевую “характеристику идентичности” — свойство “вкусового синглета”.

Свойство “вкусового синглета” является важнейшей характеристикой глюбола. Обычные частицы, такие как протоны и нейтроны, содержат кварки разных “ароматов” — верхние, нижние, странные и т.д., тогда как глюбол состоит исключительно из глюонов, не содержит информации об “аромате” и относится к “вкусовым синглетам”. В ходе последних экспериментов было успешно установлено, что X(2370) является “вкусовым синглетом”.

Таким образом, эксперимент BESIII, проведя серию исследований на протяжении 15 лет, выстроил полную экспериментальную цепочку доказательств — от массы и квантовых чисел до “вкусового синглета”, подтвердив, что основным компонентом X(2370) является именно глюбол, который физики искали почти полвека.

Это самый однозначный экспериментальный результат в поисках глюбола за последние пятьдесят лет. Он не только убедительно подтверждает важнейшее теоретическое предсказание о том, что “глюоны способны связываться друг с другом, образуя новую форму материи”, но и демонстрирует уникальные преимущества Пекинского электрон-позитронного коллайдера в изучении сильного взаимодействия. С момента масштабной модернизации Пекинского электрон-позитронного коллайдера в 2008 году детектор BESIII накопил в общей сложности более 10 миллиардов событий J/psi, став бесспорным мировым лидером в тау-чарм энергетической области. Данное открытие — образцовый пример единства непрерывного накопления данных, прецизионных измерений и международного сотрудничества.

Как сообщается, Международная конференция по физике высоких энергий — это глобальная конференция, проводимая раз в два года, и только для публикации особо значимых результатов добавляются специальные пленарные доклады.

Пекинский спектрометр III (BESIII) — это крупногабаритный детектор частиц, работающий на Пекинском электрон-позитронном коллайдере (BEPCII). Его международная коллаборация состоит примерно из 700 учёных из около 96 исследовательских институтов 15 стран. Эксперимент сосредоточен на прецизионных физических исследованиях в тау-чарм энергетической области и достиг ряда мировых результатов мирового уровня в области адронной спектроскопии, чарм-физики, тау-физики и поиска новой физики. Эффективная работа команды по эксплуатации и обслуживанию детектора Пекинского спектрометра III и ускорителя Пекинского электрон-позитронного коллайдера в процессе сбора данных, а также команды офлайн-программного обеспечения BESIII и вычислительного центра Института физики высоких энергий Китайской академии наук в процессе анализа данных обеспечили данное открытие.

Beijing Spectrometer III (BESIII) : детектор Пекинский спектрометр III (BESIII)