След като десетилетия се размърдаха в математиката зад лепилото, държащо вътрешностите на цялата материя заедно, физиците откриха странна хипотетична частица, която никога не се е появила в нито един експеримент. Наричан sexaquark, странният кълбо е съставен от забавна подредба от шест кварка с различни вкусове.
Освен че е готино звучащ персонаж, сексаркът в крайна сметка би могъл да обясни все по-лудата загадка на тъмната материя. А физиците са открили, че ако сексаркът има определена маса, частицата може да живее вечно.
Quarks на природата
Почти всичко, което знаете и обичате, е направено от миниатюрни частици, известни като кварки. Има шест от тях, дадени на имената, по различни нелепи причини, на нагоре, надолу, отгоре, отдолу, странно и очарователно. Сортовете нагоре и надолу са най-леките от групата, което ги прави далеч най-често срещаните. (Във физиката на частиците колкото по-тежки сте, толкова по-голяма е вероятността да се разпаднете на по-малки, стабилни неща.)
Протоните и неутроните във вашето тяло са съставени от трио на кварки; два възхода и надолу правят протон, а два падения и нагоре правят неутрон. Всъщност, поради сложния характер на силната сила, кварките наистина се радват да се мотаят на групи от по три и това също е най-стабилната и най-често срещана конфигурация.
Понякога в нашите колички за частици създаваме частици, всяка от които се състои от двойка кварки; тези конгломерации са нестабилни и бързо се разпадат в нещо друго. Понякога, когато се опитаме наистина, можем да залепим пет кварка заедно и да ги накараме да играят добре помежду си - за кратко - преди те също да се разпадат в нещо друго.
И към днешна дата това са всички комбинации от кварки, които успяхме да произведем.
Все пак може да има нещо по-странно.
Коването на елементите
След десетилетия обикаляне по математическите ъгли на силната ядрена сила, физиците откриха странна комбинация, която тепърва ще се появява в нашите експерименти: подредба от шест кварка, състояща се от два възхода, два падения и две направления: sexaquark.
Теориите не предвиждат маса за сексаквар; тази стойност ще зависи от точното подреждане и взаимодействие на отделните кварки вътре в тази частица, така че от експерименталните физици зависи да я извадят. А що се отнася до стабилността на sexaquark? Изчисленията предполагат, че ако масата му падне под определен праг, тя ще бъде абсолютно стабилна завинаги, което означава, че никога няма да се разпадне. И ако масата е малко по-голяма от тази, но все пак под определен праг, тогава частицата ще се разпадне, но през толкова дълги времеви интервали, че може да бъде стабилна завинаги.
Така че, ако е стабилен, защо никога не сме го виждали?
Любопитно е, че диапазонът от стабилни маси за сексакарка пада под прага на това, което могат да създадат много експерименти с коли на частици; тези инструменти са създадени за изучаване на много по-редки, много по-тежки, много по-скоромислещи частици. С други думи, сексаркът може да се крие в полезрението си, като просто е летял под радара през всичките тези години.
Но сблъсъците за частици не са единственото място за правене на сексквартири. Най-ранните моменти на Големия взрив бяха фринетично подножие на ядрените енергии, с температури и налягания, достатъчно високи, за да изкопчат хелий и водород от сурова супа от кварки. И тази ковашка може би е заляла и нашия космос със секскварки, заедно с всички по-познати субатомни герои.
Предварителните изчисления предполагат, че ако секскваркът е истинско нещо в правилния диапазон от маси, той би могъл да бъде произведен в нелепо изобилие в ранната Вселена. И можеше да преживее онзи младежки ад. В действителност, sexaquarks все още може да съществува, всъщност не взаимодейства с нищо, всъщност не се разпада в нещо друго - просто съществува, създавайки допълнителни гравитационни дърпания, където и да се събират, поради тяхната маса.
Невидима частица, която залива Вселената и която взаимодейства само чрез гравитацията? Бинго. Това е тъмна материя.
Светлина в тъмнината
За да може сексаркът да състави тъмна материя, той всъщност трябва да съществува. Това понастоящем е обект на дискусия, тъй като обектът никога не е забелязан при експеримент за сблъсък на частици. Но както видяхме по-рано, сравнително леката маса на sexaquark може да означава, че е успял да се подхлъзне незабелязано, просто защото не сме го търсили.
Но това започва да се променя. Детекторът BaBar в Националната ускорителна лаборатория SLAC в Калифорния е наистина добър в създаването на много комбинации от кварки, включително някои наистина тежки, които се разпадат в по-стабилни и по-разумни условия. BaBar също трябва да произвежда реколта от сексквартири, ако има такива.
Документ, публикуван на 2 януари в базата данни на arXiv, отчете най-новия резултат: няма следи от сексаквар. Но тази констатация е сигурна до ниво на доверие от само 90%. Това означава, че ако по-масивните и по-малко стабилни комбинации от кварки се разпадат в стабилни секвояри, те правят това много рядко, със скорост само 1 разпад на всеки 10 милиона.
Това изключва ли сексуалния знак като кандидат за тъмна материя? Не точно. Възможно е условията на ранната Вселена да позволят да се направят достатъчно секскварки, които да могат да отчитат количеството тъмна материя, което според нас е във Вселената. Но новият резултат прави предизвикателството да се използва сексаквар за обяснение на тъмната материя.
Хубав опит, sexaquark, но без пура - поне, все още.
Пол М. Сътър е астрофизик вSUNY Стони Брук и Института Флатирон, домакин наПопитайте Космонавт иКосмическо радиои автор наВашето място във Вселената.
