Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR

Glueball vorhergesagt und nachgewiesen

Glueball vorhergesagt und nachgewiesen

Wenn aus rechnerischen Vorhersagen Realität wird, dann strahlen die Augen der beteiligten Forschenden. So erging es auch kürzlich den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus der Arbeitsgruppe rund um Prof. Christian Fischer der Justus-Liebig-Universität Gießen, Direktor der Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR.

In ihrer Veröffentlichung im April 2020 sagten die Forschenden ein ganzes Spektrum von exotischen Teilchen (sog. Glueballs) hervor [1]. Mit Hilfe von funktionalen Methoden nach der Yang-Mills Theorie bestimmten sie in ihrer Rechnung die Masse, bei der das Spektrum der Glueballs zu finden sein müsste - so die Theorie. Jetzt entdeckten Forschende des chinesischen Experiments BESIII unter deutscher Beteiligung den Grundzustand des vorhergesagten Spektrums [2] und zwar (fast) genau bei der zuvor von u.a. Prof. Christian Fischer vorhergesagten Masse.

Bei Glueballs handelt es sich um exotische Teilchen, die nur aus Gluonen bestehen. Gluonen vermitteln die starke Wechselwirkung und koppeln dabei an die Farbladung von Elementarteilchen an. Spannend ist, dass Gluonen selbst auch Farbladungen tragen und somit untereinander in Wechselwirkung treten können. Daher ist es möglich, dass Teilchen nur aus Gluonen bestehen. Bisher galten Glueballs als hypothetische Teilchen. Das heißt, Forschende gingen zwar von der Existenz dieser Teilchen aus, konnten sie aber nicht nachweisen. Doch genau dieser Nachweis ist nun gelungen.

Die strahlenden Augen der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR verraten also, dass sie dem Geheimnis der Zusammensetzung und Dynamik von Atomkernen ein Stück näher gekommen sind.

[1] Preprint-Server: arXiv:2103.09680 [hep-ph]

[2] European Physical Journal C, 80 (2020) 1077, arXiv:2004.00415 [hep-ph]

Glueball
© TU Wien
Kernteilchen (links) bestehen aus Quarks und Gluonen. Ein Glueball (rechts) hingegen besteht aus reinen Gluonen.
Glueball vorhergesagt und nachgewiesen