Da quasi cinquant’anni la fisica delle particelle rincorre un’ipotesi affascinante: l’esistenza di una forma di materia composta non dai tradizionali quark, ma esclusivamente da gluoni, le particelle che trasmettono l’interazione forte. Ora, una serie di risultati ottenuti dalla collaborazione internazionale BESIII sembra finalmente offrire la prova più convincente che queste particelle, chiamate glueball, non siano solo una previsione teorica.
La ricerca, condotta al Beijing Electron Positron Collider in Cina e presentata alla Conferenza internazionale di fisica delle alte energie ICHEP 2026, si concentra sulla particella X(2370). Dopo anni di analisi, gli scienziati hanno raccolto una catena di indizi che suggerisce come questa particella sia dominata da una componente di glueball pseudoscalare, cioè uno stato formato unicamente da gluoni legati tra loro.
Per comprendere la portata della scoperta occorre ricordare che la materia ordinaria è costruita da protoni e neutroni, composti a loro volta da quark. A tenerli insieme è la forza forte, descritta dalla cromodinamica quantistica (QCD). Una delle caratteristiche più particolari della QCD è che i gluoni, oltre a legare i quark, possono interagire direttamente tra loro. Da questa proprietà nasce l’idea delle glueball: particelle costituite solo da gluoni, mai osservate con certezza fino a oggi.
Il passo decisivo è arrivato grazie alla produzione massiva delle particelle J/ψ, che al BEPCII vengono generate in quantità enormi. I loro decadimenti radiativi sono considerati una delle vie più promettenti per individuare le glueball. Proprio studiando questi decadimenti, nel 2011 BESIII aveva identificato per la prima volta la particella X(2370. Con un campione sperimentale ancora più vasto, raccolto nel 2024 e composto da circa 10 miliardi di J/ψ, i ricercatori sono riusciti a determinarne spin e parità, entrambi pari a zero: un risultato perfettamente compatibile con le previsioni teoriche per una glueball pseudoscalare.
Ma non è tutto. Le analisi più recenti hanno mostrato che X(2370) non presenta preferenze nei suoi canali di decadimento rispetto ai diversi “sapori” dei quark (up, down, strange). Questo comportamento è considerato un indizio chiave: i gluoni, infatti, non possiedono sapore, e una particella composta solo da gluoni non dovrebbe mostrare legami con un particolare tipo di quark. Le osservazioni sperimentali confermano esattamente questo scenario.
La convergenza di massa, numeri quantici e modalità di decadimento porta così BESIII a una conclusione significativa: X(2370) è compatibile con una glueball pseudoscalare. Se questa interpretazione verrà confermata, si tratterà di una verifica sperimentale diretta di una proprietà fondamentale della QCD, ossia la capacità dei gluoni di legarsi tra loro formando una nuova forma di materia, diversa da quella costruita attraverso i quark.
La collaborazione BESIII, che coinvolge circa 700 ricercatori di 15 Paesi, prosegue le sue indagini grazie anche ai contributi dell’INFN italiano, impegnato nello sviluppo del rivelatore CGEM. Dopo mezzo secolo di tentativi, la fisica delle particelle potrebbe essere finalmente vicina a dimostrare che i gluoni, oltre a tenere insieme la materia ordinaria, possono creare strutture autonome e finora solo immaginate.
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