Nakon što su desetljećima lupali matematikom iza ljepila koje drži unutrašnje cjelokupne materije, fizičari su pronašli neobičnu hipotetsku česticu, ona koja se nikada nije pojavila ni u jednom eksperimentu. Nazvani sexaquarkom, neobična kugla sačinjena je od simpatičnog aranžmana od šest kvarkova raznih okusa.
Osim što će biti cool zvučan lik, sexaquark bi na kraju mogao objasniti i uvijek mračnu tajnu tamne materije. A fizičari su otkrili da ako seksakark ima određenu masu, čestica bi mogla živjeti zauvijek.
Kvarkovi prirode
Gotovo sve što znate i volite načinjeno je od sitnih čestica poznatih kao kvarkovi. Ima ih šest, s obzirom na imena, iz nervoznih razloga, od gore, dolje, odozdo, odozdo, čudno i šarmantno. Gornje i dolje sorte su najlakše iz grozda, što ih čini daleko najčešćim. (U fizici čestica, što ste teži, to je veća vjerojatnost da ćete propadati u manje, stabilnije stvari.)
Protoni i neutroni unutar vašeg tijela svi su sastavljeni od trija kvarkova; dva uspona i padova čine proton, a dva pada i gore čine neutron. Doista, s obzirom na kompliciranu prirodu jake sile, kvarkovi stvarno uživaju u druženju u grupi od po tri, a to je ujedno i najstabilnija i najčešća konfiguracija.
Povremeno u svojim sudaračima čestica stvaramo čestice koje se sastoje od para kvarkova; ti su konglomerati nestabilni i brzo propadaju u nešto drugo. Ponekad, kada se jako trudimo, možemo zalijepiti pet kvarkova i natjerati ih da se međusobno lijepo igraju - nakratko - i prije nego što i oni ispadnu u nešto drugo.
I do danas, to su sve kombinacije kvarkova koje smo uspjeli proizvesti.
Međutim, može postojati nešto čudnije.
Kovanje elemenata
Nakon što su desetljećima lutali po matematičkim uglovima jake nuklearne sile, fizičari su pronašli neobičnu kombinaciju koja se tek treba pojaviti u našim eksperimentima: raspored od šest kvarkova, koji se sastoji od dva uspona, dva pada i dvije struje: seksakvarka.
Teorije ne predviđaju masu za seksapark; ta bi vrijednost ovisila o preciznom rasporedu i interakciji pojedinih kvarkova unutar te čestice, pa je na eksperimentalnim fizičarima da ih izluče. A što se tiče stabilnosti sexaquarka? Proračuni sugeriraju da bi, ako njegova masa padne ispod određenog praga, bila zauvijek apsolutno stabilna, što znači da nikada ne bi propadala. A ako je masa malo veća od te, ali ipak ispod određenog praga, čestica će propadati, ali tijekom tako dugih vremenskih raspona da bi mogla postojati i zauvijek stabilna.
Ako je stabilna, zašto je nikad nismo vidjeli?
Zanimljivo je da raspon stabilnih masa za seksuakark pada ispod praga onoga što mogu stvoriti mnogi pokusi sudara čestica; ovi su alati dizajnirani za proučavanje mnogo rjeđih, puno težih, mnogo bržih čestica. Drugim riječima, seksakar se možda skriva pred očima, nakon što je sve ove godine jednostavno letio ispod radara.
Ali sudarači čestica nisu jedino mjesto za izradu seksapada. Najraniji trenuci Velikog praska bili su frenetično ognjište nuklearne energije, s temperaturama i pritiscima dovoljno visokim da forsiraju helij i vodik iz sirove juhe kvarkova. A ta je krivotvorina možda i naš kozmos preplavila seksakarima, zajedno sa svim već poznatim subatomskim likovima.
Preliminarni izračuni sugeriraju da je, ako je seksuak stvarna stvar u pravom rasponu masa, mogao proizvesti u smiješnom obilju u ranom svemiru. I mogao je preživjeti taj mladenački pakao. Zapravo, seksakvari mogu i dalje postojati, zapravo ne komuniciraju s bilo čim, ne propadaju u bilo što drugo - samo postoje, stvarajući dodatni gravitacijski potezi gdje god se sakupe, zbog svoje mase.
Nevidljiva čestica koja preplavljuje svemir i koja djeluje samo putem gravitacije? Bingo. To je tamna materija.
Svjetlo u mraku
Da bi seksapark stvorio tamnu materiju, on zapravo mora postojati. To je trenutno predmet rasprave, jer objekt nikada nije uočen u eksperimentu sa sudarom čestica. No kao što smo vidjeli ranije, relativno lagana masa sexaquarka može značiti da je mogao proći neopaženo, jednostavno zato što ga nismo tražili.
Ali to se počinje mijenjati. Detektor BaBar u Nacionalnom laboratoriju za ubrzavanje SLAC-a u Kaliforniji stvarno je dobar u proizvodnji mnogih kombinacija kvarkova, uključujući neke stvarno teške koji propadaju u stabilnije i razumnije uređenje. BaBar bi također trebao proizvesti branik polnih kvadrata, ako postoje.
Časopis objavljen 2. siječnja u bazi podataka arXiv objavio je najnoviji rezultat: nema znakova sexaquarka. Ali taj je nalaz siguran do samopouzdanja od samo 90%. To znači da ako se masovnije i manje stabilne kombinacije kvarkova raspadnu u stabilne seksepilne skupine, to čine vrlo rijetko, brzinom od samo 1 propadanja na svakih 10 milijuna.
Da li ovo isključuje sexquark kao kandidat mračne materije? Ne baš. Moglo bi biti da su uvjeti ranog svemira omogućili stvaranje dovoljno seksepilnih kvota da bi oni mogli računati na količinu tamne materije za koju procjenjujemo da postoji u svemiru. No, novi rezultat čini korištenje seksaokarka za objašnjenje tamne materije izazovno.
Dobar pokušaj, sexaquark, ali cigare - barem, još ne.
Paul M. Sutter je astrofizičar naSUNY Stony Brook i Institut Flatiron, čiji je domaćinPitajte svemira iSvemirski radio, i autorVaše mjesto u svemiru.
