Een deeltje dat puur uit kracht bestaat, niet uit materie, is waarschijnlijk voor het eerst gevonden. Natuurkundigen in China hebben een kandidaat gedetecteerd voor een glueball, een deeltje dat atoomkernen bij elkaar houdt maar nooit direct is waargenomen. Onderzoekers in de Verenigde Staten en Israël noemen de vondst een triomf.
Een 50-jarige jacht op een deeltje van lijm
Glueballs zijn deeltjes die volledig bestaan uit gluonen, de deeltjes die de sterke kernkracht dragen. Ze hebben geen quarks, in tegenstelling tot protonen en neutronen. Een halve eeuw lang hebben wetenschappers zonder succes naar ze gezocht. Nu heeft een team bij de Beijing Electron Positron Collider in China een signaal gerapporteerd dat overeenkomt met de voorspelde handtekening van een glueball.
De ontdekking vond plaats bij het BESIII-experiment, een deeltjesversneller die elektronen en positronen op elkaar laat botsen. De data toonden een deeltje met een massa van ongeveer 2,4 gigaelektronvolt, wat ruwweg 2,5 keer de massa van een proton is. De eigenschappen komen overeen met wat theoretici voor een glueball hadden voorspeld.
Waarom dit belangrijk is voor natuurkundigen en het publiek
Lokale wetenschappers in China zijn opgewonden omdat de vondst een belangrijk onderdeel van het Standaardmodel van de deeltjesfysica zou kunnen bevestigen. Het Standaardmodel beschrijft hoe deeltjes en krachten op elkaar inwerken, maar glueballs waren een ontbrekend stuk. Als dit wordt bevestigd, zou dit de eerste keer zijn dat een deeltje dat alleen uit kracht bestaat, is waargenomen.
Natuurkundigen in de VS en Israël hebben het werk geprezen. Ze zeggen dat het resultaat een grote stap vooruit is in het begrijpen van de sterke kernkracht, een van de vier fundamentele natuurkrachten. De sterke kernkracht is wat quarks in protonen en neutronen bindt, dus meer leren hierover zou kunnen helpen verklaren hoe materie zelf bij elkaar blijft.
De ontdekking is nog geen bevestigde glueball. Er zijn meer data en analyses nodig om andere verklaringen uit te sluiten. Maar de internationale natuurkundegemeenschap kijkt nauwlettend toe. De BESIII-samenwerking omvat onderzoekers uit veel landen, en het resultaat is ingediend voor peer review.
Voor het publiek is dit een herinnering dat het universum vreemder is dan we ons kunnen voorstellen. Een deeltje dat pure kracht is, klinkt als sciencefiction, maar het zou echt kunnen zijn. De vondst zou nieuwe deuren in de natuurkunde kunnen openen, van het begrijpen van het vroege universum tot het ontwikkelen van nieuwe technologieën.
De jacht op glueballs is nog niet voorbij, maar dit is het sterkste bewijs tot nu toe. Zoals een natuurkundige het verwoordde: "Dit is een triomf." De volgende stap is om het resultaat te bevestigen met meer experimenten, mogelijk bij andere versnellers over de hele wereld. Als het wordt bevestigd, wordt het een mijlpaal in ons begrip van de fundamentele bouwstenen van de natuur.
