Μετά από δεκαετίες που σπρώχνονται γύρω από τα μαθηματικά πίσω από την κόλλα κρατώντας τα σπυράκια όλων των υλικών μαζί, οι φυσικοί έχουν βρει ένα περίεργο υποθετικό σωματίδιο, που δεν έχει εμφανιστεί ποτέ σε κανένα πείραμα. Ονομάζεται sexaquark, το περίεργο αποτελείται από μια funky διάταξη έξι κουάρκ των διαφόρων γεύσεων.
Εκτός του ότι είναι ένας ψυχρόχρωμος χαρακτήρας, το σεξακουρκάρ θα μπορούσε τελικά να εξηγήσει το μπερδεμένο μυστήριο της σκοτεινής ύλης. Και οι φυσικοί έχουν διαπιστώσει ότι αν το φύλο έχει μια συγκεκριμένη μάζα, το σωματίδιο θα μπορούσε να ζήσει για πάντα.
Quarks της φύσης
Σχεδόν ό, τι γνωρίζετε και αγαπάτε αποτελείται από μικροσκοπικά σωματίδια γνωστά ως κουάρκ. Υπάρχουν έξι από αυτά, λόγω των ονομάτων, για διάφορους λόγους, όπως ο ανώτερος, ο κάτω, ο κορυφαίος, ο κάτω, ο παράξενος και η γοητεία. Οι πάνω και κάτω ποικιλίες είναι το ελαφρύτερο μέρος της δέσμης, γεγονός που τους καθιστά μακράν το πιο κοινό. (Στη φυσική των σωματιδίων, όσο βαρύτερα είσαι, τόσο πιο πιθανό είναι να αποσυντεθεί σε μικρότερα, σταθερότερα πράγματα.)
Τα πρωτόνια και τα νετρόνια μέσα στο σώμα σας αποτελούνται από τριάδα κουάρκ. δύο σκαμπανεβάσματα και ένα κάτω κάνουν ένα πρωτόνιο, και δύο πτώσεις και πάνω κάνουν ένα νετρόνιο. Πράγματι, λόγω της περίπλοκης φύσης της ισχυρής δύναμης, τα κουάρκ απολαμβάνουν πραγματικά να κρέμονται σε ομάδες των τριών, και αυτό είναι επίσης μακράν η σταθερότερη και πιο κοινή διαμόρφωση.
Περιστασιακά στους συγκρουόμενους σωματιδίων μας, δημιουργούμε σωματίδια το καθένα από τα οποία αποτελείται από ένα ζευγάρι κουάρκ. αυτά τα συγκροτήματα είναι ασταθή και γρήγορα αποσυντίθενται σε κάτι άλλο. Μερικές φορές, όταν προσπαθούμε πραγματικά σκληρά, μπορούμε να κολλήσουμε πέντε κουάρκ μαζί και να τους κάνουμε να παίζουν ωραία μεταξύ τους - εν συντομία - προτού και αυτο καταστραφούν σε κάτι άλλο.
Και μέχρι σήμερα, αυτοί είναι όλοι οι συνδυασμοί κουάρκ που έχουμε καταφέρει να φτιάξουμε.
Ωστόσο, μπορεί να υπάρχει κάτι πιο ξένο.
Το σφυρηλάτηση των στοιχείων
Μετά από δεκαετίες σπρώξιμο γύρω από τις μαθηματικές γωνίες της ισχυρής πυρηνικής δύναμης, οι φυσικοί βρήκαν έναν περίεργο συνδυασμό που δεν έχει ακόμη εμφανιστεί στα πειράματά μας: μια διάταξη έξι κουάρκ, που αποτελείται από δύο σκαμπανεβάσματα, δύο πτώσεις και δύο περίεργα: το σεξάκουρκ.
Οι θεωρίες δεν προβλέπουν μια μάζα για το σεξακουάρκ. αυτή η τιμή θα εξαρτιόταν από την ακριβή διάταξη και αλληλεπίδραση των μεμονωμένων κουάρκ μέσα στο σωματίδιο, οπότε εναπόκειται στους πειραματικούς φυσικούς να το βγάλουν έξω. Και όσον αφορά τη σταθερότητα του sexaquark; Οι υπολογισμοί υποδηλώνουν ότι εάν η μάζα του πέσει κάτω από ένα συγκεκριμένο όριο, θα είναι απολύτως σταθερή για πάντα, πράγμα που σημαίνει ότι δεν θα υποχωρήσει ποτέ. Και αν η μάζα είναι λίγο μεγαλύτερη από αυτή, αλλά ακόμα κάτω από ένα συγκεκριμένο κατώφλι, τότε το σωματίδιο θα αποσυντεθεί, αλλά σε τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα που θα μπορούσε να είναι σταθερό για πάντα.
Έτσι εάν είναι σταθερό, γιατί δεν το έχουμε δει ποτέ;
Περιέργως, το φάσμα των σταθερών μαζών για το sexaquark πέφτει κάτω από το όριο του τι μπορούν να δημιουργήσουν πολλά πειράματα συγκρούσεων σωματιδίων. αυτά τα εργαλεία σχεδιάστηκαν για να μελετήσουν πολύ σπάνια, πολύ βαρύτερα, πολύ πιο φευγαλέα σωματίδια. Με άλλα λόγια, το sexaquark μπορεί να κρύβεται με απλό βλέμμα, έχοντας απλώς πετάξει κάτω από το ραντάρ όλα αυτά τα χρόνια.
Αλλά οι συσσωρευτές σωματιδίων δεν είναι το μόνο μέρος για να κάνουν sexaquarks. Οι πρώτες στιγμές του Big Bang ήταν μια φρενήρη εστία πυρηνικών ενεργειών, με θερμοκρασίες και πιέσεις αρκετά υψηλές ώστε να σφυρηλατήσουν το ήλιο και το υδρογόνο από μια ακατέργαστη σούπα κουάρκ. Και αυτό το σφυρηλάτηση μπορεί επίσης να έχει πλημμυρίσει το σύμπαν μας με τα sexaquarks, μαζί με όλους τους πιο γνωστούς υποατομικούς χαρακτήρες.
Οι προκαταρκτικοί υπολογισμοί υποδηλώνουν ότι εάν το φύλο-κουάρκ είναι ένα πραγματικό πράγμα μέσα στο σωστό εύρος των μαζών, θα μπορούσε να είχε παραχθεί με γελοία αφθονία στο πρώιμο σύμπαν. Και θα μπορούσε να επιβιώσει από αυτή τη νεανική κόλαση. Στην πραγματικότητα, τα sexaquarks μπορεί να εξακολουθούν να υπάρχουν, δεν αλληλεπιδρούν πραγματικά με τίποτα, όχι πραγματικά αποσυντίθενται σε τίποτα άλλο - απλά υπάρχουν, δημιουργώντας επιπλέον βαρυτικά ελκυστικά όπου συγκεντρώνουν, λόγω της μάζας τους.
Ένα αόρατο σωματίδιο που πλημμυρίζει το σύμπαν και αυτό αλληλεπιδρά μόνο με τη βαρύτητα; Λοταρία. Αυτή είναι η σκοτεινή ύλη.
Ένα φως στο σκοτάδι
Προκειμένου το σέξουακάρκ να αναπληρώσει τη σκοτεινή ύλη, πρέπει πραγματικά να υπάρχει. Αυτό είναι επί του παρόντος αντικείμενο συζήτησης, επειδή το αντικείμενο δεν έχει ποτέ εντοπιστεί σε ένα πείραμα συγκρούσεων σωματιδίων. Αλλά όπως είδαμε νωρίτερα, η σχετικά ελαφριά μάζα του sexaquark μπορεί να σημαίνει ότι ήταν σε θέση να γλιστρήσει χωρίς να το παρατηρήσετε, απλώς και μόνο επειδή δεν το ψάχναμε.
Αλλά αυτό αρχίζει να αλλάζει. Ο ανιχνευτής BaBar στο Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντών της SLAC στην Καλιφόρνια είναι πολύ καλός για την παραγωγή πολλών συνδυασμών κουάρκ, συμπεριλαμβανομένων και ορισμένων πολύ βαριών που διασπώνται σε πιο σταθερές και πιο λογικές ρυθμίσεις. Το BaBar θα πρέπει επίσης να παράγει μια προφυλακτική καλλιέργεια σεξουακιάρων, εάν υπάρχουν.
Ένα έγγραφο που δημοσιεύθηκε στις 2 Ιανουαρίου στη βάση δεδομένων arXiv ανέφερε το τελευταίο αποτέλεσμα: κανένα σημάδι του sexaquark. Όμως, η διαπίστωση αυτή είναι βέβαιη ότι θα ανέλθει σε μόλις 90%. Αυτό σημαίνει ότι εάν οι πιο μαζικοί και λιγότερο σταθεροί συνδυασμοί κουάρκ καταστρέφονται σε σταθερά σεξάκουρκες, το κάνουν πολύ σπάνια, με ρυθμό μόνο 1 αποσύνθεσης σε κάθε 10 εκατομμύρια.
Μήπως αυτό αποκλείει το sexquark ως υποψήφιο για σκοτεινή ύλη; ΟΧΙ ακριβως. Θα μπορούσε να είναι ότι οι συνθήκες του πρώιμου σύμπαντος επέτρεψαν να γίνουν αρκετά sexaquarks που θα μπορούσαν να εξηγήσουν το ποσό της σκοτεινής ύλης που εκτιμούμε ότι βρίσκεται στο σύμπαν. Αλλά το νέο αποτέλεσμα κάνει την πρόκληση να χρησιμοποιήσει το sexaquark για να εξηγήσει τη σκοτεινή ύλη.
Ωραία δοκιμάστε, sexaquark, αλλά κανένα πούρο - τουλάχιστον, δεν είναι ακόμα.
Paul M. Sutter είναι ένας αστροφυσικός στοSUNY Ο Stony Brook και το Ινστιτούτο Flatiron, φιλοξενούντεςΡωτήστε έναν διαστημόπλοιο καιΔιαστημικό ραδιόφωνο, και συγγραφέας τουΗ Θέση σας στο Σύμπαν.
