Pēc gadu desmitiem ilgojušies matemātikā aiz līmes, kas satur visu matērijas iekšējo elementu, fiziķi ir atraduši dīvainu hipotētisku daļiņu, kas nekad nav parādījusies nevienā eksperimentā. Saukts par sexaquark, oddbolu veido bailīgs izkārtojums, kurā ietilpst seši dažādu garšu kvarki.
Papildus tam, ka sexaquark ir forši izklausāms raksturs, tas galu galā varētu izskaidrot arī arvien satraucošo tumšās matērijas noslēpumu. Un fiziķi ir noskaidrojuši, ka, ja seksakvaram ir noteikta masa, daļiņa varētu dzīvot mūžīgi.
Dabas kvarki
Gandrīz viss, ko jūs zināt un mīlat, ir izgatavots no sīkām daļiņām, kas pazīstamas kā kvarki. Ir seši no tiem, ņemot vērā nosaukumus dažādu netraucētu iemeslu dēļ: augšup, lejup, augšā, apakšā, dīvaini un šarmu. Augšup un lejup šķirnes ir visvieglākās no ķekara, tāpēc tās līdz šim ir visizplatītākās. (Daļiņu fizikā, jo smagāks tu esi, jo lielāka iespējamība, ka iesim mazākās, stabilākās lietās.)
Protoni un neitroni jūsu ķermeņa iekšienē sastāv no kvarku trijiem; divi augšup un lejup veido protonu, un divi kritumi un augšup veido neitronu. Patiešām, spēcīgā spēka sarežģītā rakstura dēļ kvarki patiešām bauda dalīšanos trīs grupās, un tā arī ir līdz šim stabilākā un visizplatītākā konfigurācija.
Reizēm savos daļiņu sadursmēs mēs izveidojam daļiņas, kuras katra sastāv no kvarku pāra; šie konglomerācijas ir nestabilas un ātri pārvēršas par kaut ko citu. Dažreiz, kad cenšamies patiešām smagi, mēs varam salīmēt piecus kvarkus kopā un likt viņiem labi - īsi - spēlēties, pirms tie arī pārvēršas par kaut ko citu.
Un līdz šim tās ir visas kvarku kombinācijas, kuras mēs esam spējuši izgatavot.
Tomēr var būt kaut kas dīvains.
Elementu kalums
Pēc gadu desmitiem ilgošanās pa stipra kodolieroču matemātiskajiem stūriem, fiziķi atrada dīvainu kombināciju, kas vēl nav parādījusies mūsu eksperimentos: sešu kvarku izkārtojums, kas sastāv no diviem kāpumiem, diviem kritumiem un diviem svešiniekiem: seksakarka.
Teorijas neprognozē seksaquark masu; šī vērtība būtu atkarīga no precīza atsevišķu kvarku izvietojuma un mijiedarbības šajā daļiņā, tāpēc eksperimentālie fiziķi to izlemj. Un kas attiecas uz sexaquark stabilitāti? Aprēķini liecina, ka, ja tā masa nokrītas zem noteikta sliekšņa, tā būtu absolūti stabila uz visiem laikiem, kas nozīmē, ka tā nekad nesamazinās. Un, ja masa ir nedaudz lielāka par to, bet joprojām ir zem noteikta sliekšņa, tad daļiņa sabruks, taču tik ilgos laika periodos, ka tā varētu būt arī stabila uz visiem laikiem.
Tātad, ja tas ir stabils, kāpēc mēs to nekad neesam redzējuši?
Interesanti, ka seksakarka stabilo masu diapazons ir zem sliekšņa, ko var radīt daudzi daļiņu sadursmes eksperimenti; šie rīki bija paredzēti daudz retāku, daudz smagāku un daudz īslaicīgāku daļiņu izpētei. Citiem vārdiem sakot, sexaquark var slēpties redzamā vietā, visus šos gadus vienkārši lidojot zem radara.
Bet daļiņu sadursmes nav vienīgā vieta, kur veikt sexaquarks. Agrākie Lielā sprādziena brīži bija satracināta kodolenerģijas karstā telpa ar pietiekami augstu temperatūru un spiedienu, lai no neapstrādātas kvarku zupas izdalītu hēliju un ūdeņradi. Iespējams, ka šī smēde mūsu kosmosu ir pārpludinājusi arī ar seksakvārkiem, kā arī ar visiem pazīstamākajiem subatomiskajiem varoņiem.
Sākotnējie aprēķini liecina, ka, ja sexaquark ir īsta lieta masu pareizajā diapazonā, agrīnajā Visumā to varēja ražot smieklīgi. Un tas varēja pārdzīvot šo jaunības zemi. Faktiski sexaquarks joprojām var pastāvēt, ne īsti mijiedarbojoties ar neko, ne īsti sadaloties kaut kas cits - tikai eksistējošs, savas masas dēļ radot papildu gravitācijas spēkus visur, kur viņi savāc.
Neredzama daļiņa, kas pārpludina Visumu un mijiedarbojas tikai caur gravitācijas spēku? Bingo. Tā ir tumšā matērija.
Gaisma tumsā
Lai sexaquark veidotu tumšo vielu, tai faktiski ir jābūt. Patlaban tas ir diskusiju objekts, jo objekts nekad nav bijis pamanīts daļiņu sadursmes eksperimentā. Bet, kā mēs redzējām iepriekš, sexaquark salīdzinoši vieglā masa var nozīmēt, ka tā ir spējusi paslīdēt nemanot, vienkārši tāpēc, ka mēs to neesam meklējuši.
Bet tas jau sāk mainīties. BaBar detektors SLAC Nacionālajā paātrinātāja laboratorijā Kalifornijā ir patiešām labs, ražojot daudz kvarku kombinācijas, ieskaitot dažus patiešām smagus, kas sadalās stabilākā un saprātīgākā situācijā. BaBar vajadzētu ražot arī sexaquarks bufera kultūru, ja tāda pastāv.
ArXiv datu bāzē 2. janvārī publicētajā dokumentā ir ziņots par jaunāko rezultātu: nav sexaquark pazīmju. Bet šis secinājums ir pārliecināts tikai par 90% ticamības līmeni. Tas nozīmē, ka, ja masīvākās un mazāk stabilās kvarku kombinācijas sadalās stabilos sekskvarkos, viņi to dara ļoti reti, tikai ar vienu samazinājumu uz katriem 10 miljoniem.
Vai tas izslēdz sexquark kā tumšās vielas kandidātu? Ne īsti. Varētu būt, ka agrīnā Visuma apstākļi ļāva izdarīt pietiekami daudz seksakarku, lai tie varētu atspoguļot tumšās matērijas daudzumu, kas, pēc mūsu domām, atrodas Visumā. Bet jaunais rezultāts padara izaicinājumu izmantot sexaquark, lai izskaidrotu tumšo vielu.
Jauks izmēģinājums, sexaquark, bet bez cigāra - vismaz, vēl ne.
Pols M. Sutters ir astrofiziķis plkstSUNS Stony Brook un Flatiron institūts,Jautājiet kosmosa darbiniekam unKosmosa radio, un autorsTava vieta Visumā.
