Un experimento realizado en Pekín ha proporcionado la evidencia más convincente hasta la fecha sobre la posible existencia de una bola de gluones, una partícula predicha hace casi medio siglo por la cromodinámica cuántica. Los resultados apuntan a que el estado conocido como X(2370) estaría compuesto principalmente por gluones, las partículas responsables de mantener unidos a los quarks.
Una pieza pendiente de la física de partículas
La cromodinámica cuántica es la teoría que describe la interacción fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Explica cómo los quarks y los gluones se combinan para formar gran parte de la materia ordinaria.
Los quarks se agrupan, entre otras configuraciones, en conjuntos de tres para constituir protones y neutrones. Los gluones actúan como portadores de la interacción fuerte, manteniendo unidos a estos componentes en el interior de las partículas subatómicas.
Sin embargo, la teoría también permite la existencia de estados mucho más inusuales. Entre ellos se encuentran las denominadas bolas de gluones o glueballs, partículas que estarían formadas únicamente por gluones, sin quarks de valencia.
Aunque su existencia fue propuesta hace décadas, identificarlas experimentalmente ha resultado especialmente difícil. Estos estados son extremadamente inestables y pueden mezclarse con otras partículas que presentan propiedades similares.
La partícula X(2370), principal candidata
Un equipo internacional de la Colaboración BESIII, perteneciente al Instituto de Física de Altas Energías de Pekín, ha encontrado nuevos indicios de que la partícula X(2370) podría ser uno de estos estados dominados por gluones.
La colaboración ya había detectado señales de X(2370) en 2011. Desde entonces, los investigadores han tratado de determinar con mayor precisión sus características y sus diferentes canales de desintegración.
El trabajo se desarrolla en el Colisionador Electrón-Positrón de Pekín II, conocido como BEPCII. En esta instalación se hacen colisionar electrones con positrones, sus equivalentes de antimateria, a velocidades próximas a la de la luz.
Las colisiones generan numerosas partículas de vida muy breve. Una de las más relevantes para esta investigación es el mesón J/psi, cuya desintegración ofrece un entorno especialmente adecuado para buscar estados ricos en gluones.
Diez mil millones de desintegraciones analizadas
Para estudiar la naturaleza de X(2370), los científicos analizaron alrededor de 10.000 millones de eventos de desintegración del mesón J/psi. Este amplio conjunto de datos permitió medir por primera vez con mayor precisión la masa y el espín-paridad de la partícula candidata.
Los valores obtenidos coinciden estrechamente con las predicciones teóricas para una bola de gluones pseudoscalar. Esta correspondencia convirtió a X(2370) en una de las candidatas más sólidas identificadas hasta ahora.
El número incluido en su nombre hace referencia aproximadamente a su masa, cercana a los 2.370 megaelectronvoltios por unidad de velocidad de la luz al cuadrado, una medida habitual en física de partículas.
Nuevos modos de desintegración refuerzan la hipótesis
La evidencia más reciente procede de la identificación de nuevas formas de desintegración de X(2370). Los resultados fueron presentados en la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías celebrada en Brasil y difundidos también en el repositorio científico arXiv.
Según el análisis, la partícula presenta un comportamiento compatible con un acoplamiento similar a los seis sabores de quarks conocidos: arriba, abajo, extraño, encanto, fondo y cima. Esta falta de preferencia marcada por un sabor concreto es una de las propiedades esperadas en una estructura compuesta principalmente por gluones.
No obstante, demostrar que una partícula es una bola de gluones pura sigue siendo una tarea compleja. Los estados gluónicos pueden mezclarse con mesones convencionales formados por pares de quark y antiquark, por lo que serán necesarios nuevos estudios independientes y mediciones aún más precisas.
La identificación de X(2370) como un estado predominantemente gluónico supondría un avance destacado para comprobar las predicciones de la cromodinámica cuántica. Tras décadas de búsqueda, los nuevos datos de Pekín acercan a la física experimental a completar una de las piezas más esquivas del modelo estándar.
Vicente Aleixandre es colaborador en CWV, donde cubre temas de actualidad, política, negocios, tecnología, deportes, entretenimiento y estilo de vida. Se enfoca en brindar información clara, confiable y útil sobre los acontecimientos más recientes, ofreciendo a los lectores una visión accesible de las noticias y las historias que marcan la agenda diaria.
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