Miután évtizedek óta a matematikában körbejárta a ragasztó mögött az összes anyag belsõ részeit, a fizikusok furcsa hipotetikus részecskéket találtak, amelyek soha nem jelentek meg egyetlen kísérletben sem. A sexaquarknak nevezett oddball a hat különféle ízű kvark funky elrendezéséből áll.
A hűvös hangzású karakter mellett a sexaquark végül megmagyarázza a sötét anyag állandóan őrjítő rejtélyét. És a fizikusok azt találták, hogy ha a sexaquarknak van egy meghatározott tömege, a részecske örökké élhet.
A természet kvarcjai
Szinte mindent, amit tudsz és szeretsz, apró részecskékből áll, amelyeket kvarkoknak hívnak. Hat közülük van, különféle okokból kifolyólag fel, le, felső, alsó, furcsa és varázslatos nevekkel. A fel és le a fajták a köteg legkönnyebbek, ami messze a leggyakoribb. (A részecskefizikában minél nehezebb vagy, annál valószínűbb, hogy kisebb, stabilabb dolgokra bomlik.)
A testén belüli protonok és neutronok kvarkok trióiból állnak; két felfelé és lefelé protont készítenek, és két lejjebb és felfelé neutront képeznek. Valójában, az erős erő bonyolult jellege miatt a kvarcokat igazán élvezi három csoportos lógás, és ez szintén messze a legstabilabb és leggyakoribb konfiguráció.
Időnként részecske-ütközőnkben olyan részecskéket állítunk elő, amelyek mindegyike kvarkokból áll; ezek a konglomerációk instabilok, és gyorsan valami másra bomlanak. Időnként, ha nagyon keményen próbálunk, öt kvarkot összeragaszthatunk, és egymás után - röviden - szépen játszhatjuk őket, mielőtt ők is valami másra bomlanak.
És a mai napig ezek mind a kvarkok kombinációi, amelyeket már képesek voltunk gyártani.
Lehet, hogy van valami idegen is.
Az elemek kovácsolása
Az erőteljes nukleáris erő matematikai sarkai körül évtizedek óta végigcsapva a fizikusok furcsa kombinációt találtak, amely még nem jelenik meg a kísérleteinkben: hat kvark elrendezése, amely két emelkedést, két mélypontot és két strangot tartalmaz: a sexaquark.
Az elméletek nem jósolják meg a sexaquark tömegét; ez az érték az egyes kvarkok pontos elrendezésétől és interakciójától függ, amelyek a részecskén belül vannak, tehát a kísérleti fizikusok feladata, hogy felmérjék. És ami a sexaquark stabilitását illeti? A számítások azt sugallják, hogy ha töme egy bizonyos küszöb alá esik, akkor örökké abszolút stabil, azaz soha nem fog lebomlani. És ha a tömeg valamivel nagyobb, de még mindig egy bizonyos küszöb alatt van, akkor a részecske lebomlik, de olyan hosszú időtartamon keresztül, hogy az örökké is stabil lehet.
Tehát ha stabil, miért nem láttuk még?
Kíváncsi, hogy a sexaquark stabil tömege a küszöb alá esik, amit sok részecske ütköző kísérlet létrehozhat; ezeket az eszközöket sokkal ritkább, sokkal nehezebb és sokkal rövidebb részecskék tanulmányozására tervezték. Más szavakkal: a sexaquark nyilvánvalóan elrejtőzhet, miután évek óta csak a radar alatt repült.
De a részecske ütközők nem az egyetlen hely, ahol szexkvárokat készítenek. A Nagyrobbanás legkorábbi pillanatai egy nukleáris energiák frenetikus melegágya voltak, olyan magas hőmérsékleten és nyomáson, hogy héliumot és hidrogént kiszorítsanak a kvarkok nyers leveséből. És ez a kovácsolás eláraszthatta a kozmoszunkat a szexkvarkokkal, az összes ismeretlenebb szubatómiai karakterrel együtt.
Az előzetes számítások azt sugallják, hogy ha a sexaquark valódi dolog a megfelelő tömegtartományon belül, akkor nevetséges bőségben előfordulhatott volna a korai világegyetemben. És túl tudta volna élni azt a fiatalos infernót. Valójában a szexkvarkok továbbra is léteznek, valójában semmivel sem lépnek kölcsönhatásba, és valójában semmi másra nem bomlanak - csak léteznek, extra gravitációs húzást hoznak létre, bárhová is gyűjtik őket, tömegük miatt.
Láthatatlan részecske, amely elárasztja az univerzumot, és csak a gravitáció révén kölcsönhatásba lép? Bingó. Ez sötét anyag.
Világos a sötétben
Annak érdekében, hogy a sexaquark alkotja a sötét anyagot, annak valóban léteznie kell. Ez jelenleg vita tárgya, mivel az objektumot soha nem vették észre egy részecske ütköző kísérletben. De amint láttuk korábban, a sexaquark viszonylag könnyű tömege azt jelentheti, hogy észrevétlenül is képes volt lecsúszni, egyszerűen azért, mert nem keresettük.
De ez kezd változni. A kaliforniai SLAC Nemzeti Gyorsító laboratórium BaBar detektorja nagyon jó kvarkkombinációk előállítására, beleértve néhány igazán nehéz kvarkot, amelyek stabilabb és ésszerűbb elrendezésekké alakulnak. A BaBar-nak a sexaquarok lökhárítóját is el kell készítenie, ha vannak ilyenek.
Az arXiv adatbázisban január 2-án közzétett cikk a legfrissebb eredményt jelentette: a sexaquarknak nincs jele. Ez a megállapítás azonban csak a 90% -os konfidenciaszintre utal. Ez azt jelenti, hogy ha a kvarkok tömegesebb és kevésbé stabil kombinációi stabil sexaquarkká bomlanak, akkor ezt nagyon ritkán teszik, csak 10 milliónként 1 bomlási sebességgel.
Ez kizárja a sexquark-ot mint sötét anyag jelöltet? Nem egészen. Lehet, hogy a korai világegyetem körülményei elegendő szexkvarkot készítettek, hogy képesek legyenek megszámolni azt a sötét anyagmennyiséget, amelyet becslésünk szerint az univerzumban tartunk. De az új eredmény megkönnyíti a sexaquark használatát a sötét anyag megmagyarázására.
Szép próbálkozás, sexaquark, de nem szivar - legalábbis még nem.
Paul M. Sutter asztrofizikus aSUNY Stony Brook és a Flatiron Intézet, aKérdezz egy űrhajóstól ésSpace Radio, és aHelyed az univerzumban.
