Các nhà khoa học đã tìm kiếm bằng chứng thực nghiệm về các "hạt keo" (glueball) trong hơn 5 thập kỷ.
Lần đầu tiên trên thế giới, các nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Năng lượng Cao (IHEP) của Trung Quốc đã tìm thấy bằng chứng thực nghiệm xác nhận sự hiện diện của một "hạt keo" (glueball), một dạng vật chất mới. Kết quả nghiên cứu được thực hiện tại thí nghiệm Máy quang phổ Bắc Kinh III (BESIII), trong khuôn khổ hợp tác quốc tế do Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) đứng đầu.
Mô hình chuẩn của vật lý khẳng định rằng các khối cấu tạo nên vũ trụ của chúng ta, tức là các nguyên tử, được tạo thành từ các hạt vật chất và các hạt mang lực. Các hạt vật chất, hay còn gọi là fermion, được đặt tên là quark, tạo nên các proton và neutron, các hạt mang điện tích dương và trung tính bên trong hạt nhân nguyên tử. Một hạt mang lực giữ các quark lại với nhau; hạt mang lực này được gọi là gluon.
Các nhà vật lý từ lâu đã cho rằng các gluon cũng có thể hút nhau và liên kết với nhau để tạo thành một glueball, một dạng vật chất hoàn toàn mới chỉ bao gồm một chất mang lực. Trong năm thập kỷ qua, nhiều thí nghiệm đã được thực hiện để chứng minh sự tồn tại của glueball. Tuy nhiên, mãi đến năm 2011, các nhà khoa học ở Trung Quốc mới phát hiện ra một ứng cử viên tiềm năng cho glueball trong các thí nghiệm được tiến hành tại Máy quang phổ Bắc Kinh III (BES III).
Glueball được tìm thấy như thế nào?
BES III là một thí nghiệm vật lý hạt của IHEP được thiết kế để nghiên cứu sâu hơn về Thuyết sắc động lực học lượng tử (QCD) và tìm kiếm vật lý vượt ra ngoài Mô hình Chuẩn. Thí nghiệm BES III thu thập dữ liệu từ Máy gia tốc electron-positron Bắc Kinh II (BEPC II), một máy gia tốc hình tròn có chu vi 240 m (787 feet).
Vì BEPC cũng tạo ra một lượng lớn các hạt J/ψ, mà sự phân rã của chúng là con đường tốt nhất để tạo ra các glueball, nên các nhà nghiên cứu tại BES III đã tìm kiếm chúng kể từ khi thí nghiệm bắt đầu cách đây gần hai thập kỷ.
Năm 2011, nhóm nghiên cứu lần đầu tiên phát hiện ra một hạt mới mà họ gọi là X(2370). Trong 13 năm tiếp theo, họ đã ghi lại sự phân rã của hơn 10 tỷ hạt J/ψ để xác định số lượng tử spin-parity của nó là 0⁻⁺.
Với khối lượng và số lượng tử của hạt mới này hoàn toàn phù hợp với dự đoán về một glueball, các nhà nghiên cứu càng tự tin hơn khi gọi nó là glueball.
Tại sao điều này lại quan trọng?
Gần đây, các nhà nghiên cứu cũng đã tìm thấy nhiều chế độ phân rã mới của X(2370) đồng thời xác định bản chất 'đơn hương vị' (flavor-singlet) của nó, trong đó chúng thiếu dấu hiệu hương vị quark. Đây là đặc điểm quan trọng và mang tính quyết định nhất của glueball và thiết lập một chuỗi bằng chứng thực nghiệm hoàn chỉnh cho một glueball giả vô hướng (pseudoscalar glueball).
Điều này xác nhận dự đoán lý thuyết rằng các gluon có thể liên kết với nhau và tạo thành một loại vật chất hoàn toàn mới. Phát hiện này cũng là một thử nghiệm trực tiếp đối với cấu trúc gauge phi Abelian trong sắc động lực học lượng tử (QCD), trong đó cũng khẳng định rằng các gluon có khả năng hút và liên kết với nhau mà không cần sự tham gia của các quark.
Điều này rất quan trọng, vì nó cũng giúp khẳng định rằng QCD là một lý thuyết chính xác và đã được kiểm chứng ở mức năng lượng thấp. Là thí nghiệm rõ ràng nhất trong hơn 50 năm qua tìm thấy bằng chứng về các hạt glueball, phát hiện này cũng chứng minh tầm quan trọng của BEPC II trong các nghiên cứu về tương tác mạnh. Nghiên cứu này đã được trình bày tại Hội nghị Vật lý Năng lượng Cao Quốc tế ở Brazil mới đây.
interestingengineering.com
mốc thời gian con người sử dụng biotic là khi nào thế fen
