Después de más de medio siglo de búsqueda, los físicos pueden estar finalmente ante una de las partículas más extrañas que predice la teoría moderna. Se trata de la gluobola (glueball, en inglés) cuya composición estaría dominada por gluones, las partículas elementales que transmiten la fuerza nuclear fuerte. El experimento BESIII, instalado en el Instituto de Física de Altas Energías de Pekín, ha reunido nuevas evidencias de que una partícula denominada X(2370) posee precisamente las propiedades esperadas para una gluobola.
La palabra inglesa glueball remite a gluon (de glue, «pegamento») y ball («bola»). En español podría proponerse gluobola, aunque probablemente seguirá utilizándose glueball entre los científicos durante años a pesar de que la palabra gluobola es bastante apropiada pues querría indicar «bola de gluones». Glueball sería más bien, literalmente, «bola de pegamento».
Para entender su singularidad hay que descender por la estructura de la materia. Las moléculas están hechas de átomos; los átomos contienen electrones y núcleos, y los núcleos están formados por protones y neutrones. Estos, a su vez, contienen cuarks, mantenidos unidos por un auténtico enjambre de gluones. Una gluobola sería algo diferente: una partícula formada fundamentalmente por gluones ligados entre sí, con una contribución relativamente pequeña de cuarks.
La posibilidad existe porque los gluones tienen una propiedad que distingue a la fuerza nuclear fuerte de otras fuerzas fundamentales. Los fotones, transmisores del electromagnetismo, no poseen carga eléctrica y, en condiciones normales, no se atraen entre ellos. Los gluones, en cambio, poseen la llamada carga de color, asociada a la interacción fuerte, y pueden interactuar entre sí. Según la cromodinámica cuántica, la teoría que describe esta fuerza, esa interacción permite que los propios gluones formen estados ligados.
El problema es que una gluobola no tiene por qué presentarse como una esfera perfectamente pura de gluones. Los estados gluónicos pueden mezclarse con partículas ordinarias compuestas de cuarks y anticuarks, de modo que distinguir una gluobola de un hadrón convencional puede resultar extraordinariamente difícil.
La aportación de BESIII
Ahí entra en escena BESIII. Su acelerador produce enormes cantidades de una partícula llamada J/ψ, y sus desintegraciones constituyen un lugar especialmente favorable para buscar gluobolas porque son muy ricas en gluones. La colaboración descubrió la X(2370) en 2011, y desde entonces ha ido acumulando información sobre sus propiedades. En 2024 determinó, entre otras características, sus números cuánticos de espín y paridad, que resultaron compatibles con los cálculos de cromodinámica cuántica para la gluobola pseudoescalar más ligera.
Ahora llega una pieza especialmente significativa. El nuevo análisis utiliza una muestra de más de 10 000 millones de desintegraciones de J/ψ. Los investigadores encontraron que la X(2370) se comporta como un singlete de sabor: sus interacciones no muestran una preferencia por los distintos tipos de cuarks. Es precisamente lo que cabe esperar de un estado dominado por gluones, ya que estos interactúan de manera equivalente con los diferentes «sabores» de cuark. Además, se han observado nuevos canales de desintegración de la X(2370), reforzando el conjunto de evidencias.
La masa, de unos 2,37 GeV/c², sus números cuánticos 0⁻⁺, su elevada producción en las desintegraciones radiativas del J/ψ y su patrón de desintegración encajan conjuntamente con las predicciones para la gluobola pseudoescalar más ligera. La colaboración BESIII concluye que la explicación más natural es que ese componente gluónico sea el constituyente dominante de la X(2370).
No se ha descubierto una partícula 100 % gluónica
¿Significa esto que se ha descubierto definitivamente una partícula hecha de gluones? Conviene mantener cierta cautela. La propia naturaleza cuántica de estas partículas hace difícil afirmar que un estado sea 100 % gluónico. Como explica la física teórica, los estados pueden mezclarse. Por eso, la afirmación más precisa es que la X(2370 parece estar dominada por una estructura de gluobola. De hecho, algunos especialistas consideran deseable que otros experimentos puedan comprobar independientemente el resultado.
Si futuras investigaciones confirman esta interpretación, se habrá conseguido algo largamente perseguido: observar experimentalmente un estado que surge directamente de una de las características más peculiares de la cromodinámica cuántica, la capacidad de los propios portadores de una fuerza para unirse entre sí. Tras más de cincuenta años de búsqueda, la «bola de gluones» podría estar dejando de ser una criatura exclusivamente teórica.
Fuente principal: Science.org (doi: 10.1126/science.z4dao2g)
