Onderzoekers van de Beijing Spectrometer III (BESIII) Collaboration in China hebben melden sterk bewijs te hebben gevonden voor het bestaan van 'glueballs'. Dit zijn clusters van gluonen, de deeltjes die normaal gesproken quarks binden om protonen en neutronen te vormen.
De belangrijkste punten uit het artikel zijn:
- Ontdekking: Het deeltje X(2370), dat al in 2011 werd ontdekt, is na uitgebreide analyse van bijna tien miljard J/ψ-vervallen geïdentificeerd als een glueball.
- Wetenschappelijk belang: De ontdekking bevestigt een kernvoorspelling van de quantumchromodynamica: dat gluonen met zichzelf kunnen interageren.
- Massa-onderzoek: Het biedt nieuw inzicht in de oorsprong van massa, aangezien de massa van protonen niet alleen door quarks wordt verklaard, maar ook door de interacties tussen gluonen.
- Methodiek: Door de specifieke 'spin-pariteit' ($0^{-+}$) van het deeltje te bepalen, konden de wetenschappers vaststellen dat X(2370) consistent is met de voorspellingen voor de lichtste glueball.
Deeltje gemaakt van kracht: fysici zeggen mysterieuze ‘glueball’ te hebben gevonden
Door Mohana Basu | 12 augustus 2026
Na bijna twee decennia zoeken meldt een team fysici in China dat het sterk bewijs heeft gevonden voor een mysterieuze partikel genaamd een 'glueball'. Dit deeltje bestaat volledig uit krachtdrager-deeltjes.
Onderzoekers van de Beijing Spectrometer III (BESIII) Collaboration, een internationaal experiment in de deeltjesfysica, presenteerden hun resultaten vorige week tijdens de International Conference on High Energy Physics in Natal, Brazilië. Zij stellen dat een deeltje bekend als X(2370) — dat in 2011 werd ontdekt — grotendeels is opgebouwd uit glueballs. Dit zijn clusters van gluonen: de elementaire deeltjes die quarks binden om protonen en neutronen te vormen en deze binnen de kern van een atoom houden.
Bewijsvoering
Volgens Bruce Yabsley, een fysicus aan de Universiteit van Sydney in Australië die de resultaten van BESIII heeft beoordeeld, is er geen enkelvoudig, doorslaggevend bewijs ('smoking gun') dat onomstotelijk aantoont dat dit deeltje uit glueballs bestaat. Echter, wanneer men kijkt naar het cumulatieve bewijs dat over decennia is verzameld, zijn de huidige bevindingen "vrij overtuigend".
Ulrik Egede, een experimenteel fysicus aan de Monash University in Melbourne, Australië, die de presentatie op de conferentie bijwoonde, voegt daaraan toe: "Het is zeer overtuigend bewijs."
Wetenschappelijk belang
De ontdekking van glueballs zou direct bewijs leveren dat gluonen met zichzelf kunnen interageren. Dit is een kernvoorspelling van de quantumchromodynamica, de theorie die quarks en gluonen beschrijft.
Daarnaast kan de observatie van glueballs het begrip van fysici over de oorsprong van massa zelf verbeteren, aldus Yabsley. Hoewel protonen zijn opgebouwd uit quarks, komt de som van de massa's van die quarks niet overeen met de totale massa van een proton. Aangezien gluonen zelf massaloos zijn, moeten sterke interacties tussen deze gluonen de massa creëren.
De jacht op glueballs
Het BESIII-experiment, dat wordt uitgevoerd bij de Beijing Electron–Positron Collider II aan het Institute of High Energy Physics (IHEP) van de Chinese Academy of Sciences, is uniek gepositioneerd om glueballs te observeren. Het experiment startte in 2008 en is ontworpen om botsingen tussen elektronen en positronen te bestuderen. Deze botsingen kunnen kortstondige deeltjes creëren die naar verwachting vervallen in glueballs.
Yanhping Huang, een fysicus bij het IHEP, identificeerde X(2370) toen zij nog promovendus was. "Op dat moment was dat erg spannend voor ons," zegt Huang. X(2370) werd verdacht een glueball te bevatten omdat het het eerste deeltje was met een massa die consistent is met een specifiek type glueball dat door de quantumchromodynamica wordt voorspeld.
Ook was het opvallend dat X(2370) werd gedetecteerd wanneer een zwaarder deeltje, bekend als een J/ψ-meson, uiteenviel. Volgens Shan Jin, een fysicus aan de Nanjing University in China, suggereert de theorie dat het verval van een J/ψ-deeltje de ideale plek is om naar glueballs te zoeken. BESIII kan enorme hoeveelheden J/ψ-deeltjes produceren, waardoor onderzoekers hun verval nauwkeurig kunnen bestuderen.
Analyse en resultaten
Ondanks deze aanwijzingen was het bewijs aanvankelijk niet voldoende om uit te sluiten dat X(2370) uit andere soorten deeltjes bestond, stelt Yabsley.
Gedurende 13 jaar hebben Huang en andere wetenschappers van de BESIII Collaboration data geanalyseerd van bijna tien miljard J/ψ-vervallen. In 2024 bepaalden zij uiteindelijk de 'spin-pariteit' van het deeltje, een quantumgetal dat beschrijft hoe een deeltje zich gedraagt.
Dit resultaat toonde aan dat X(2370) een 'pseudoscalair' deeltje is met een spin-pariteit van $0^{-+}$. Dit is consistent met de voorspellingen voor de lichtste glueball. Desondanks merkt Jin op dat dit nog steeds niet definitief is, aangezien veel verschillende deeltjes vergelijkbare eigenschappen kunnen hebben.
***
Referenties
- Ablikim, M. et al. Phys. Rev. Lett. 132, 181901 (2024).
- BESIII Collaboration. Preprint at arXiv https://doi.org/10.48550/arXiv.2607.20366 (2026).
Deeltje gemaakt van kracht: fysici zeggen mysterieuze ‘glueball’ te hebben gevonden
Door Mohana Basu | 12 augustus 2026
Na bijna twee decennia zoeken meldt een team fysici in China dat het sterk bewijs heeft gevonden voor een mysterieuze partikel genaamd een 'glueball'. Dit deeltje bestaat volledig uit krachtdrager-deeltjes.
Onderzoekers van de Beijing Spectrometer III (BESIII) Collaboration, een internationaal experiment in de deeltjesfysica, presenteerden hun resultaten vorige week tijdens de International Conference on High Energy Physics in Natal, Brazilië. Zij stellen dat een deeltje bekend als X(2370) — dat in 2011 werd ontdekt — grotendeels is opgebouwd uit glueballs. Dit zijn clusters van gluonen: de elementaire deeltjes die quarks binden om protonen en neutronen te vormen en deze binnen de kern van een atoom houden.
Bewijsvoering
Volgens Bruce Yabsley, een fysicus aan de Universiteit van Sydney in Australië die de resultaten van BESIII heeft beoordeeld, is er geen enkelvoudig, doorslaggevend bewijs ('smoking gun') dat onomstotelijk aantoont dat dit deeltje uit glueballs bestaat. Echter, wanneer men kijkt naar het cumulatieve bewijs dat over decennia is verzameld, zijn de huidige bevindingen "vrij overtuigend".
Ulrik Egede, een experimenteel fysicus aan de Monash University in Melbourne, Australië, die de presentatie op de conferentie bijwoonde, voegt daaraan toe: "Het is zeer overtuigend bewijs."
Wetenschappelijk belang
De ontdekking van glueballs zou direct bewijs leveren dat gluonen met zichzelf kunnen interageren. Dit is een kernvoorspelling van de quantumchromodynamica, de theorie die quarks en gluonen beschrijft.
Daarnaast kan de observatie van glueballs het begrip van fysici over de oorsprong van massa zelf verbeteren, aldus Yabsley. Hoewel protonen zijn opgebouwd uit quarks, komt de som van de massa's van die quarks niet overeen met de totale massa van een proton. Aangezien gluonen zelf massaloos zijn, moeten sterke interacties tussen deze gluonen de massa creëren.
De jacht op glueballs
Het BESIII-experiment, dat wordt uitgevoerd bij de Beijing Electron–Positron Collider II aan het Institute of High Energy Physics (IHEP) van de Chinese Academy of Sciences, is uniek gepositioneerd om glueballs te observeren. Het experiment startte in 2008 en is ontworpen om botsingen tussen elektronen en positronen te bestuderen. Deze botsingen kunnen kortstondige deeltjes creëren die naar verwachting vervallen in glueballs.
Yanhping Huang, een fysicus bij het IHEP, identificeerde X(2370) toen zij nog promovendus was. "Op dat moment was dat erg spannend voor ons," zegt Huang. X(2370) werd verdacht een glueball te bevatten omdat het het eerste deeltje was met een massa die consistent is met een specifiek type glueball dat door de quantumchromodynamica wordt voorspeld.
Ook was het opvallend dat X(2370) werd gedetecteerd wanneer een zwaarder deeltje, bekend als een J/ψ-meson, uiteenviel. Volgens Shan Jin, een fysicus aan de Nanjing University in China, suggereert de theorie dat het verval van een J/ψ-deeltje de ideale plek is om naar glueballs te zoeken. BESIII kan enorme hoeveelheden J/ψ-deeltjes produceren, waardoor onderzoekers hun verval nauwkeurig kunnen bestuderen.
Analyse en resultaten
Ondanks deze aanwijzingen was het bewijs aanvankelijk niet voldoende om uit te sluiten dat X(2370) uit andere soorten deeltjes bestond, stelt Yabsley.
Gedurende 13 jaar hebben Huang en andere wetenschappers van de BESIII Collaboration data geanalyseerd van bijna tien miljard J/ψ-vervallen. In 2024 bepaalden zij uiteindelijk de 'spin-pariteit' van het deeltje, een quantumgetal dat beschrijft hoe een deeltje zich gedraagt.
Dit resultaat toonde aan dat X(2370) een 'pseudoscalair' deeltje is met een spin-pariteit van $0^{-+}$. Dit is consistent met de voorspellingen voor de lichtste glueball. Desondanks merkt Jin op dat dit nog steeds niet definitief is, aangezien veel verschillende deeltjes vergelijkbare eigenschappen kunnen hebben.
***
Referenties
- Ablikim, M. et al. Phys. Rev. Lett. 132, 181901 (2024).
- BESIII Collaboration. Preprint at arXiv https://doi.org/10.48550/arXiv.2607.20366 (2026).
Groetjes,