Po desítkách let, kdy se hádali v matematice za lepidlem, které drželo vnitřky všech hmot pohromadě, našli fyzici podivnou hypotetickou částici, která se v žádném experimentu nikdy neobjevila. Nazývá se sexaquark, oddball se skládá z funkyho uspořádání šesti kvarků různých příchutí.
Kromě toho, že byl postavou chladně znějící, mohl sexaquark nakonec vysvětlit neustále šílené tajemství temné hmoty. A fyzikové zjistili, že pokud má sexaquark zvláštní hmotnost, částice by mohla žít navždy.
Přírodní kvarky
Téměř vše, co znáte a milujete, je vyrobeno z malých částic známých jako kvarky. Existuje šest z nich, jmenovaných z různých nerdy důvodů, nahoru, dolů, shora, dole, podivně a kouzlem. Odrůdy nahoru a dolů jsou nejlehčí ze svazku, což z nich činí zdaleka nejběžnější. (V částicové fyzice, čím těžší jste, tím je pravděpodobnější, že se rozpadnete na menší, stabilnější věci.)
Protony a neutrony uvnitř vašeho těla jsou všechny složeny z trojic kvarků; dva ups a down vytvářejí proton a dva downs a up tvoří neutron. Kvůli složité povaze silné síly se kvarky opravdu těší, že se potkávají ve skupinách po třech, což je také zdaleka nejstabilnější a nejběžnější konfigurace.
V našich srážkách částic občas vytváříme částice, z nichž každá se skládá z dvojice kvarků; tyto konglomerace jsou nestabilní a rychle se rozpadají na něco jiného. Někdy, když se snažíme opravdu tvrdě, můžeme slepit pět kvarků dohromady a přimět je, aby spolu hráli hezky - krátce - předtím, než se rozpadnou na něco jiného.
A to jsou doposud všechny kombinace kvarků, které jsme byli schopni vyrobit.
Může však existovat něco cizího.
Kovárna prvků
Po desítkách let, kdy se prohrábali matematické rohy silné jaderné síly, našli fyzici podivnou kombinaci, která se v našich experimentech ještě neobjevila: uspořádání šesti kvarků, sestávající ze dvou vzestupů, dvou pádů a dvou podivů: sexakvark.
Teorie nepředpovídají masu pro sexaquark; tato hodnota bude záviset na přesném uspořádání a interakci jednotlivých kvarků uvnitř této částice, takže je na experimentálních fyzikech, aby si ji vyhodili. A co se týče stability sexaquarku? Výpočty naznačují, že pokud by jeho hmotnost klesla pod určitý práh, byla by navždy stabilní, což znamená, že by se nikdy nerozpadla. A pokud je hmota o něco větší než ta, ale stále pod určitým prahem, pak by se částice rozpadla, ale v tak dlouhých časových intervalech, že by mohla být také navždy stabilní.
Takže pokud je to stabilní, proč jsme ho nikdy neviděli?
Je zajímavé, že rozsah stabilních hmot pro sexaquark klesne pod prahovou hodnotu, kterou může vytvořit mnoho experimentů s částicemi; tyto nástroje byly navrženy tak, aby studovaly mnohem vzácnější, mnohem těžší a mnohem prchavější částice. Jinými slovy, sexaquark se může skrývat v jasném zraku, který letos jednoduše létal pod radarem.
Srážky částic však nejsou jediným místem, kde se vyrábějí sexaquarks. Nejranějšími okamžiky Velkého třesku byly frenetické ohnisko jaderných energií, s teplotami a tlaky dostatečně vysokými, aby z surové polévky kvarků vytvořily helium a vodík. A ta kovárna mohla také zaplavit náš vesmír sexaquarkem, spolu se všemi známějšími subatomickými postavami.
Předběžné výpočty naznačují, že pokud je sexaquark skutečnou věcí v rámci správného rozsahu mas, mohl by být vyroben v směšném hojnosti v raném vesmíru. A to mladistvé peklo mohlo přežít. Ve skutečnosti mohou sexaquarks stále existovat, neinteragovat s ničím, ve skutečnosti se nerozkládat na nic jiného - jen existující, vytvářející další gravitační tahy, kdekoli sbírají, kvůli jejich hmotnosti.
Neviditelná částice, která zaplavuje vesmír a která interaguje pouze gravitací? Bingo. To je temná hmota.
Světlo ve tmě
Aby sexaquark tvořil temnou hmotu, musí skutečně existovat. To je v současné době předmětem diskuse, protože objekt nebyl nikdy spatřen v experimentu srážky částic. Ale jak jsme viděli dříve, relativně lehká hmota sexaquarku může znamenat, že se jí podařilo bez povšimnutí proklouznout jednoduše proto, že jsme ji nehledali.
Ale to se začíná měnit. Detektor BaBar v laboratoři SLAC National Accelerator Laboratory v Kalifornii je opravdu dobrý v produkci spousty kombinací kvarků, včetně některých opravdu těžkých, které se rozpadají na stabilnější a rozumnější uspořádání. BaBar by také měl produkovat nárazníkovou úrodu sexaquarků, pokud existují.
Článek publikovaný 2. ledna do databáze arXiv oznámil nejnovější výsledek: žádné známky sexaquark. Ale toto zjištění je jisté, že úroveň spolehlivosti je pouze 90%. To znamená, že pokud se masivnější a méně stabilní kombinace kvarků rozpadnou na stabilní sexaquark, dělají to velmi zřídka, rychlostí pouze 1 rozpadu z každých 10 milionů.
Vylučuje to sexquark jako kandidáta na temnou hmotu? Ne tak docela. Mohlo by to být tak, že podmínky raného vesmíru umožnily vytvořit dost sexaquarků, aby mohly odpovídat za množství temné hmoty, o které se domníváme, že je ve vesmíru. Nový výsledek však činí problém použít sexaquark k vysvětlení temné hmoty.
Hezký pokus, sexaquark, ale žádný doutník - alespoň ještě ne.
Paul M. Sutter je astrofyzik naSUNY Stony Brook a Flatironův institut, hostitelZeptejte se Spacemana aVesmírné rádio, a autorVaše místo ve vesmíru.
