Після десятиліть ковзання в математиці за клеєм, що тримає разом внутрішні речовини всієї матерії, фізики знайшли дивну гіпотетичну частинку, таку, яка ніколи не з'явилася в жодному експерименті. Називається сексакварком, дивний кубок складається з прикольної композиції з шести кварків різних смаків.
Окрім того, що він прохолодно звучить, сексакварк міг врешті-решт пояснити незрозумілу таємницю темної матерії. А фізики виявили, що якщо сексакварка має певну масу, частка може жити вічно.
Кварки природи
Майже все, що ви знаєте і любите, складається з крихітних частинок, відомих як кварки. Їх шість, з назви названих, з різних дурних причин, вгору, вниз, зверху, внизу, дивно і чарівно. Сорти вгору і вниз є найлегшими з пучка, що робить їх на сьогоднішній день найпоширенішими. (У фізиці частинок, чим важчий ти, тим більше шансів на те, що ти розпадешся на більш дрібні, стабільніші речі.)
Протони та нейтрони всередині вашого тіла складаються з тріо кварків; два підйоми і вниз складають протон, а два падіння і вгору роблять нейтрон. Дійсно, через складний характер сильної сили, кварки справді насолоджуються тусуванням у три групи, і це, напевно, сама стабільна і найпоширеніша конфігурація.
Іноді в наших сутичках для частинок ми створюємо частинки, кожна з яких складається з пари кварків; ці конгломерації нестабільні і швидко розпадаються на щось інше. Іноді, коли ми дуже стараємось, ми можемо склеїти п’ять кварків разом і змусити їх добре грати один з одним - ненадовго - перш ніж вони теж розпадаються на щось інше.
На сьогоднішній день це все комбінації кварків, які ми змогли виготовити.
Однак може статися щось чуже.
Кування елементів
Після десятиліть ковзання по математичних куточках сильної ядерної сили, фізики виявили дивне поєднання, яке ще не з’явилося в наших експериментах: розташування шести кварків, що складається з двох підйомів, двох падінь і двох ниток: сексакварк.
Теорії не прогнозують масу для сексакарка; це значення залежало б від точного розташування та взаємодії окремих кварків всередині цієї частинки, тому експериментальні фізики повинні висунути її. А щодо стабільності сексуакварка? Розрахунки говорять про те, що якщо його маса опуститься нижче певного порогу, вона була б абсолютно стабільною назавжди, це означає, що вона ніколи не розпадається. І якщо маса трохи більша за цю, але все ще нижче певного порогу, то частинка розпадається, але за такі тривалі часові шкали, що може бути стабільною назавжди.
Тож якщо він стабільний, чому ми його ніколи не бачили?
Цікаво, що діапазон стійких мас для сексакарка опускається нижче порогу того, що можуть створити багато експериментів на бійці частинок; ці інструменти були розроблені для вивчення набагато рідкісних, набагато важчих, значно швидших частинок. Іншими словами, сексакварк може ховатися на очах, просто пролетівши під радари всі ці роки.
Але зіткнення частинок - не єдине місце, де можна зробити сексквартири. Найдавніші моменти Великого вибуху були суворими розжареннями ядерної енергії, з температурою і тиском, достатньо високим, щоб викинути гелій і водень із сирого супу кварків. І ця кузня, можливо, також заполонила наш космос сексоквартами разом із усіма більш звичними субатомними персонажами.
Попередні підрахунки свідчать про те, що якщо сексакварк - це справжня річ в потрібних межах, він міг бути вироблений у смішному достатку в ранньому Всесвіті. І це могло пережити той юнацький пекел. Насправді, сексуальні квартали все ще можуть існувати, насправді не взаємодіючи ні з чим, насправді не розпадаючись ні на що інше - просто існуючими, створюючи додаткові гравітаційні тяги, де б вони не збиралися, завдяки своїй масі.
Невидима частинка, яка затоплює Всесвіт і взаємодіє лише через гравітацію? Бінго. Це темна справа.
Світло в темряві
Для того, щоб сексакарк складав темну матерію, він повинен фактично існувати. Наразі це є предметом дискусій, оскільки об'єкт ніколи не був помічений в експерименті зіткнення частинок. Але, як ми бачили раніше, відносно легка маса сексакарка може означати, що він міг непомітно прослизнути просто тому, що ми цього не шукали.
Але це починає змінюватися. Детектор BaBar в Національній лабораторії прискорень SLAC в Каліфорнії справді хороший у створенні безлічі комбінацій кварків, включаючи деякі дійсно важкі, які розпадаються на стабільніші та розумніші домовленості. BaBar також повинен виробляти непоганий урожай секскварків, якщо вони існують.
Документ, опублікований 2 січня в базі даних arXiv, повідомив про останній результат: жодних ознак сексуакарка. Але ця знахідка достовірна до рівня довіри лише 90%. Це означає, що якщо більш масивні та менш стійкі комбінації кварків розпадаються на стабільні сексопарки, вони роблять це дуже рідко, зі швидкістю лише 1 занепад на кожні 10 мільйонів.
Чи виключає це сексуальний знак як кандидата з темної матерії? Не зовсім. Можливо, умови раннього Всесвіту дозволили зробити достатньо сексуальних кварталів, щоб вони могли враховувати кількість темної речовини, яку, за нашими оцінками, знаходиться у Всесвіті. Але новий результат робить складним використання сексакварку для пояснення темної матерії.
Приємна спроба, сексакварк, але сигари - принаймні, поки що.
Пол М. Саттер є астрофізиком вСОНЯЧ Стоні Брук та Інститут Флатірона, господарЗапитайте космонавта іКосмічне радіо, і авторВаше місце у Всесвіті.
