Podle experimentu BESIII je částice X(2370) hlavně glueball, tedy shluk gluonů

Spolupráce BESIII předložila na začátku srpna na konferenci ICHEP v brazilském Natalu měření, podle kterého drží částici X(2370) pohromadě hlavně gluony, ne kvarky. Podkladem je preprint z 22. července 2026, ve kterém tým prošel deset miliard rozpadů částice J/ψ. Kdyby to potvrdily i jiné experimenty, šlo by o první doložený glueball, tedy hmotu složenou ze samotných nosičů síly.

Síla, která působí sama na sebe

Gluon je pro silnou jadernou interakci zhruba to, co foton pro elektromagnetismus: přenáší ji. Jenže foton je elektricky neutrální a na další fotony nepůsobí, kdežto gluon nese barevný náboj, a proto se váže i na jiné gluony. Z toho plyne stará předpověď kvantové chromodynamiky, teorie silné interakce: gluony by měly umět držet pohromadě samy, bez jediného kvarku. Takovému útvaru se říká glueball, doslova koule z lepidla.

Není to okrajová podrobnost. Hmotnosti tří kvarků uvnitř protonu dají dohromady jen zlomek toho, co proton váží; zbytek je energie pole, které je svazuje. Glueball by byl nejčistší případ toho, jak se ze samotné vazby stane hmota.

Proč se hledá zrovna v rozpadech J/ψ

Mezon J/ψ, objevený v roce 1974, se skládá z kvarku c a jeho antikvarku. Když se rozpadá a vyzáří přitom foton, zbude stav bohatý na gluony. Fyzici tenhle kanál dlouho pokládají za nejlepší místo, kde glueball hledat.

Přesně na to je postavený pekingský urychlovač BEPC II s detektorem BESIII, který sbírá data od roku 2008. Do roku 2024 měl v evidenci 10 087 milionů rozpadů J/ψ, tedy něco přes deset miliard. Bez takového počtu se vzácné rozpadové kanály měřit nedají.

Co se o X(2370) vědělo dosud

Částici X(2370) našel BESIII v roce 2011 a jméno nese podle tehdy naměřené hmotnosti. V roce 2024 jí tým poprvé určil spin a paritu na hodnotu 0−+, se statistickou významností přes 11,7 σ. Hmotnost přitom vyšla na 2 395 ± 11 (stat.) +26/−94 (syst.) MeV/c² a šířka na 188 MeV. Obojí odpovídá tomu, co pro nejlehčí pseudoskalární glueball předpovídají výpočty na mřížce.

Ani to nestačilo. Stejnou hmotnost i stejná kvantová čísla může mít i obyčejný mezon složený z kvarku a antikvarku.

Nový kus skládačky je rozpad, který chybí

Poslední měření hledalo rozpad X(2370) na K*(892)⁰ a antikaon v procesu J/ψ → γ K_S⁰ K_S⁰ π⁰. Nenašlo nic: horní mez součinu příslušných větvicích poměrů je 2,7 × 10⁻⁶ na hladině spolehlivosti 90 %.

Ta nepřítomnost je celý výsledek. Kdyby byla X(2370) běžný mezon s podivným kvarkem, tenhle rozpad by u ní probíhal. Potlačení kanálu podle autorů znamená, že se částice neváže na žádnou jednu vůni kvarku; vůně je označení druhu kvarku, tedy u, d, s a další. Odborně se takovému stavu říká flavor singlet a podle preprintu je to první lehký hadron s touto vlastností pozorovaný nad hmotností 1 GeV/c².

Řetěz nepřímých dokladů, ne jediný snímek

Žádné jednotlivé měření glueball neukáže přímo. Sčítá se řada nepřímých znaků: hmotnost, spin a parita, vysoká četnost vzniku při radiačních rozpadech J/ψ, podobnost rozpadů s částicí η_c, úzká šířka, potlačené vyzařování na ω a φ a nově i ta nezávislost na vůni. Preprint z toho uzavírá, že všechny vlastnosti sedí na nejlehčí glueball, kdežto ostatní výklady sedí hůř. Spolupráce podle Ars Technica odhaduje, že gluony tvoří asi 90 % té částice.

Fyzici mimo experiment mluví opatrněji. Bruce Yabsley ze Sydneyské univerzity, který výsledky recenzoval, řekl Nature, že jediný nezvratný důkaz tu není, ale nashromážděné doklady jsou podle něj dost přesvědčivé. Colin Morningstar z Carnegie Mellon University to pro časopis Science označil za „experimentální triumf“ (přeloženo z angličtiny) a za dosud nejsilnější doklad, že částice s převahou gluonové složky v přírodě existují.

Potvrdit to bude muset jiný stroj

BESIII je dnes jediný urychlovač, který se hledání gluonových stavů věnuje naplno, takže nezávislé ověření nemá kde rychle vzniknout. V úvahu připadá navrhovaná čínská Super Tau-Charm Facility a Electron-Ion Collider, který se staví v Brookhavenské národní laboratoři ve Spojených státech. Obojí je ale otázka let.

Vyplatí se přitom hlídat, v jakém stavu ten výsledek je. Zatím to je konferenční přednáška a preprint, tedy text před recenzním řízením; recenzí prošel až ten předchozí krok z roku 2024, měření spinu a parity.

Zdroje

• BESIII Collaboration: Lightest 0−+ Glueball as Dominant Constituent of X(2370), arXiv, 22. července 2026
• BESIII Collaboration: Determination of Spin-Parity Quantum Numbers of X(2370) as 0−+, Physical Review Letters 132, 181901 (2024)
• A particle made of force: physicists say they've found mysterious ‚glueball', Nature, 12. srpna 2026
• Have physicists finally discovered glueballs?, Ars Technica, 12. srpna 2026