Glueball (Bola de Pegamento) (Zoológico de Partículas Subatómicas)

Glueball (Bola de Pegamento)

Un glueball es una partícula compuesta exclusivamente por gluones, sin quarks en su interior.

Es una bola de energía pura del campo de gluones, un estado ligado formado únicamente por la interacción de la fuerza fuerte consigo misma.

Fundamento teórico:

La QCD (Cromodinámica Cuántica) es una teoría de tipo no abeliana, basada en el grupo de simetría SU(3)_c.

A diferencia del fotón (en el electromagnetismo), los gluones tienen carga de color y pueden interactuar entre sí. Esto hace posible que los gluones formen estados ligados estables sin necesidad de quarks:

• esas configuraciones son los glueballs.

Propiedades teóricas:

El estado fundamental se predice con números cuánticos J^PC = 0⁺⁺ y una masa de alrededor de 1.5–1.7 GeV/c² (según cálculos en QCD de red — lattice QCD).

Dificultad experimental:

Detectar glueballs es muy difícil, porque los gluones no existen libremente (por el confinamiento de color). Cuando se produce un glueball, éste rápidamente se mezcla con mesones normales (formados por quark–antiquark), que tienen los mismos números cuánticos.

Por ejemplo:

• Un glueball 0⁺⁺ puede mezclarse con los mesones f₀(1370), f₀(1500) o f₀(1710).

Esto hace muy complicado distinguir si una partícula observada es puramente gluónica o una mezcla con quarks.

Métodos de búsqueda:

• Colisiones de alta energía (como en el LHC, BESIII, o GlueX en Jefferson Lab).
• Desintegraciones de J/ψ (rica en gluones, entorno ideal para producir glueballs).
• Simulaciones de QCD en red (lattice QCD) — que predicen masas y acoplamientos teóricos.

Glueballs híbridos y excitaciones:

Además del glueball puro, la QCD también predice:

• Híbridos: estados formados por quark + antiquark + gluón.
• Gluelumps: estados donde un gluón se acopla a una fuente de color estática.
• Excitaciones gluónicas que podrían contribuir a la estructura interna de los hadrones.

Importancia física y cosmológica

• Los glueballs representan la energía pura de la fuerza fuerte.
• Podrían haber existido en el universo primitivo, cuando la temperatura era tan alta que los quarks y gluones eran libres (plasma de quarks-gluones).
• Algunos modelos de materia oscura exótica proponen que ciertos glueballs estables podrían constituir parte de esa materia invisible.