Физики-теоретики из Венского технического университета полагают, что они смогли найти загадочную и неуловимую частицу: глюоний. Глюоний — нестабильная составная частица, отличающаяся от всех прочих тем, что состоит из глюонов — бозонов, которые являются квантами поля сильного взаимодействия.
Глюон обычно рассматривается как аналог фотона — кванта электромагнитного поля. Обе эти частицы являются безмассовыми, однако если фотоны отвечают за силы притяжения и отталкивания между заряженными частицами, то глюоны — переносчики сильного взаимодействия между кварками. Ключевое отличие глюонов от фотонов заключается в том, что фотоны не взаимодействуют между собой, в то время как глюоны являются не только переносчиками взаимодействия, но и сами в нём участвуют. В 1972 году, вскоре после того, как была сформулирована теория кварков и связывающих их глюонов, физики Марри Гелл-Манн (Murray Gell-Mann) и Харальд Фрич (Harald Fritzsch) предположили возможность существования связанного состояния глюонов. Изначально это состояние было названо глюонием, впоследствии в англоязычной литературе прижился термин «глюбол» (glueball — глюонный мяч).
Глюоний обладает слишком малым временем жизни для того, чтобы эту частицу можно было наблюдать непосредственно. Чтобы подтвердить её существование, физики попытались сформулировать точное теоретическое описание процесса распада глюония. Наблюдая за частицами, получающимися в процессе распада в детекторах ускорителей, учёные надеются собраться достаточно информации для того, чтобы надёжно идентифицировать глюоний.
Ранее уже было обнаружено несколько быстро распадающихся частиц, которые претендовали на то, чтобы оказаться глюонием, однако ни одна из них не обладала следами распада, позволявшими характеризовать её как связанное состояние глюонов. Полученные данные и имеющиеся модели вынуждали причислять найденные частицы к мезонам, состоящим из кварка и антикварка.
Профессор Антон Ребхан (Anton Rebhan) и аспирант Фредерик Брюннер (Frederic Brünner) из Венского технического университета применили новый теоретический подход для вычисления распада глюония. Они проанализировали возможные схемы распада, используя расширения квантовой теории на более чем три измерения с включением гравитационных взаимодействий между частицами.
Модель распада Брюннера и Ребхана согласуется с одним из двух экспериментальных кандидатов на глюоний. Частица названа f0(1710) и найдена в значительных количествах экспериментов на разных ускорителях. Ещё больше данных по f0(1710) должно быть собрано в ближайшие несколько месяцев как в ЦЕРНе на БАКе (эксперименты TOTEM и LHCb), так и на пекинском ускорителе BES-III.
«Эти результаты будут решающими для нашей теории», — заявил профессор Ребхан. — «Для этих многочастичных процессов наша теория предсказывает частоты распадов, которые совершенно отличны от предсказаний других, более простых моделей. Если измерения окажутся в соответствии с нашими расчётами, это будет знаменательным успехом нашего подхода».
Следует отметить, что ранее физики уже предлагали на роль глюония f0(1710). Станислаус Яновски (Stanislaus Janowski) и Франческо Джакоза (Francesco Giacosa) из Франкфуртского университета имени Иоганна Вольфганга Гёте использовали расширенную линейную сигма-модель для объяснения распадов этой частицы и её собратьев меньшей массы: f0(1370) и f0(1500).
Если полученные экспериментальные результаты будут убедительно сочетаться с предложенной моделью, и f0(1710) окажется глюонием, для физики частиц ожидаются интересные выводы. Обнаружение доказательства гравитационных взаимодействий поверх 4-мерного пространства-времени может приблизить нас к объединению всех известных сил природы в единую теорию.
