Selepas beberapa dekad bertele-tele dalam matematik di belakang gam yang memegang selubung semua perkara bersama-sama, ahli fizik telah menemui zarah hipotesis yang aneh, yang tidak pernah muncul dalam mana-mana eksperimen. Disebut sexaquark, oddball ini terdiri daripada susunan enam quark pelbagai perisa yang menyenangkan.
Selain menjadi watak yang keren, seksaquark akhirnya dapat menerangkan misteri gelap yang sentiasa menimbulkan kegelisahan. Dan para ahli fizik telah mendapati bahawa jika sexaquark mempunyai jisim tertentu, zarah itu boleh hidup selama-lamanya.
Quarks of nature
Hampir semua yang anda tahu dan suka dibuat daripada zarah-zarah kecil yang dikenali sebagai kuark. Terdapat enam dari mereka, memandangkan nama-nama, atas sebab-sebab nerdy yang pelbagai, atas, ke bawah, atas, bawah, aneh dan pesona. Variasi atas dan ke bawah adalah yang paling ringan dari sekumpulan, yang menjadikan mereka setakat yang paling biasa. (Dalam fizik zarah, semakin berat anda, semakin besar kemungkinan anda akan merosot ke dalam perkara yang lebih kecil, tegas.)
Proton dan neutron di dalam badan anda semuanya terdiri daripada tri quarks; dua up dan bawah membuat proton, dan dua turun dan membuat neutron. Sesungguhnya, disebabkan sifat rumit kekuatan yang kuat, quarks benar-benar menikmati melepak dalam kumpulan tiga, dan itu juga setakat stablest dan konfigurasi yang paling biasa.
Kadang-kadang di dalam collider zarah kita, kita membuat zarah masing-masing yang terdiri daripada sepasang kuark; konglomerasi ini tidak stabil dan cepat reput kepada sesuatu yang lain. Kadang-kadang, apabila kita berusaha keras, kita boleh lem lima quark bersama-sama dan membuat mereka bermain dengan baik antara satu sama lain - secara ringkas - sebelum mereka juga mereput sesuatu yang lain.
Dan setakat ini, semuanya adalah kombinasi kuark yang kami dapat menghasilkan.
Walau bagaimanapun, mungkin terdapat sesuatu yang tidak dikenali.
Yang menempa unsur-unsur
Setelah berpuluh-puluh tahun di sekeliling sudut matematik tenaga nuklear yang kuat, ahli fizik mendapati gabungan yang aneh yang belum muncul dalam eksperimen kami: susunan enam quark, terdiri daripada dua up, dua down dan dua stranges: sexaquark.
Teori tidak meramalkan jisim untuk sexaquark; nilai ini bergantung pada susunan dan interaksi yang tepat dari quark individu di dalam zarah tersebut, jadi terpulang kepada ahli fizik eksperimental untuk mencubanya. Dan adakah kestabilan seksaquark? Pengiraan menunjukkan bahawa jika jisimnya jatuh di bawah ambang tertentu, ia akan benar-benar stabil selama-lamanya, bermakna ia tidak akan pernah reput. Dan jika jisimnya sedikit lebih besar daripada itu, tetapi masih di bawah ambang tertentu, maka zarah itu akan mereput, tetapi lebih banyak masa yang panjang sehingga ia dapat stabil selama-lamanya.
Jadi jika ia stabil, mengapa kita tidak pernah melihatnya?
Anehnya, julat massa yang stabil untuk sexaquark itu jatuh di bawah ambang apa yang boleh dibuat percubaan penjejak zarah; alat ini direka bentuk untuk mengkaji lebih jarang, lebih berat, lebih banyak zarah sekejap. Dalam erti kata lain, sexaquark mungkin bersembunyi di sisi biasa, setelah hanya diterbangkan di bawah radar sepanjang tahun ini.
Tetapi pelanggar partikel bukan satu-satunya tempat untuk membuat seks. Saat-saat paling awal Big Bang adalah sengatan tenaga nuklear, dengan suhu dan tekanan yang cukup tinggi untuk menjalin helium dan hidrogen daripada sup mentah kuark. Dan itu juga mungkin membanjiri kosmos kita dengan sexaquarks, bersama-sama dengan semua watak-watak subatom yang lebih biasa.
Pengiraan awal mencadangkan bahawa jika sexaquark adalah sesuatu yang nyata dalam jajaran hak orang ramai, ia boleh dihasilkan dengan banyaknya yang tidak masuk akal di alam semesta awal. Dan ia boleh terselamat bahawa neraka muda. Malah, sexaquarks masih boleh wujud, tidak benar-benar berinteraksi dengan apa-apa, tidak benar-benar mereput ke apa-apa lagi - hanya ada, mencipta tarikan graviti tambahan di mana sahaja mereka kumpulkan, kerana massa mereka.
Satu zarah yang tidak kelihatan yang membanjiri alam semesta dan yang hanya berinteraksi melalui graviti? Bingo. Itu perkara yang gelap.
Cahaya dalam kegelapan
Agar sexaquark dapat membentuk perkara yang gelap, ia sebenarnya perlu wujud. Itu pada masa ini menjadi subjek perdebatan, kerana objek itu tidak pernah dilihat dalam eksperimen collider zarah. Tetapi seperti yang kita lihat sebelum ini, jisim yang agak ringan dalam seksaquark mungkin bermakna ia dapat tergelincir tanpa disedari, hanya kerana kita tidak mencarinya.
Tetapi itu mula berubah. Pengesan BaBar di SLAC National Laboratory Accelerator di California sangat baik untuk menghasilkan banyak kombinasi kuark, termasuk beberapa yang sangat berat yang mereput ke stabler dan pengaturan yang lebih munasabah. BaBar juga harus menghasilkan tanaman seksual, jika wujud.
Satu kertas kerja yang diterbitkan pada 2 Januari ke pangkalan data arXiv telah melaporkan hasil terkini: tiada tanda seksual. Tetapi penemuan itu pasti kepada tahap keyakinan hanya 90%. Ini bermakna jika kombinasi kuark yang lebih besar dan kurang stabil menghancurkan ke dalam sexaquarks yang stabil, mereka melakukannya dengan sangat jarang, pada kadar hanya 1 keruntuhan dalam setiap 10 juta.
Adakah peraturan ini menjadikan seksquark sebagai calon perkara gelap? Tidak cukup. Mungkin keadaan-keadaan alam semesta awal dibenarkan membenarkan seks yang mencukupi agar mereka dapat menjelaskan jumlah bahan gelap yang kita perkirakan di alam semesta. Tetapi hasil baru membuatnya mencabar untuk menggunakan sexaquark untuk menjelaskan perkara gelap.
Baik cuba, sexaquark, tetapi tidak ada cerut - sekurang-kurangnya, belum.
Paul M. Sutter adalah ahli astrofizik diSUNY Stony Brook dan Institut Flatiron, tuan rumahTanya Spaceman danRadio Angkasa, dan pengarangTempat Anda di Semesta.
