Vuosikymmenten ajan matkalla matematiikassa liiman takana, joka pitää kaiken aineen sisäpuolet yhdessä, fyysikot ovat löytäneet omituisen hypoteettisen hiukkasen, jota ei ole koskaan esiintynyt missään kokeessa. Kutsutaan sexaquark, oddball koostuu funky-järjestelystä, jossa on kuusi kvarkkia eri makua.
Sen lisäksi, että sexaquark on viileä kuulostava hahmo, se voisi lopulta selittää tumman aineen jatkuvasti hulluutta mysteeriä. Ja fyysikot ovat havainneet, että jos seksikvaarilla on tietty massa, hiukkas voisi elää ikuisesti.
Luonnon kvarkit
Lähes kaikki tiedät ja rakastat on tehty pienistä hiukkasista, joita kutsutaan kvarkeiksi. Niitä on kuusi, joille annetaan nimet erilaisista surkeista syistä ylös, alas, ylhäältä, alhaalta, omituisuudesta ja viehätyksestä. Ylös ja alas lajikkeet ovat kevyin joukosta, mikä tekee niistä ylivoimaisesti yleisin. (Hiukkasfysiikassa mitä raskaampi olet, sitä todennäköisemmin hajotat pienempiin, vakaampiin asioihin.)
Kehosi sisällä olevat protonit ja neutronit koostuvat kvarkkitrioista; kaksi ylä- ja alaosaa tekevät protonin, ja kaksi alamäkiä ja ylöspäin tekevät neutronin. Vahvan voiman monimutkaisuuden vuoksi kvarkit nauttivat todellakin hengailusta kolmen ryhmän sisällä, ja se on myös ylivoimaisesti vakain ja yleisin kokoonpano.
Toisinaan hiukkaskohdistimissamme luomme hiukkasia, joista kukin koostuu kvarkkiparista; nämä ryhmittymät ovat epävakaita ja hajoavat nopeasti joku muu. Joskus, kun yritämme kovasti, voimme liimata viisi kvarkkia toisiinsa ja saada ne leikkimään kauniisti keskenään - lyhyesti - ennen kuin nekin rappeutuvat joku muu.
Ja tähän mennessä nämä ovat kaikki kvarkkien yhdistelmiä, joita olemme pystyneet valmistamaan.
Siellä voi kuitenkin olla jotain outoa.
Elementien taonta
Vuosikymmenien ajan kuljettaneet voimakkaan ydinvoiman matemaattisia kulmia, fyysikot löysivät omituisen yhdistelmän, jota ei vielä ole esiintynyt kokeissamme: kuuden kvarkin kokoonpano, joka koostuu kahdesta ylä-, ala- ja kaksi vierestä: seksikvaarista.
Teoriat eivät ennusta massaa seksikvaarille; tämä arvo riippuu yksittäisten kvarkkien tarkasta sijoittelusta ja vuorovaikutuksesta hiukkasen sisällä, joten kokeellisten fyysikkojen on arvioitava se. Ja mitä seksikvarkin vakauteen tulee? Laskelmat viittaavat siihen, että jos sen massa laskee tietyn kynnyksen alapuolelle, se olisi ehdottoman vakaa ikuisesti, eli se ei koskaan hajota. Ja jos massa on hiukan tätä suurempi, mutta silti tietyn kynnyksen alapuolella, hiukkanen rapistuu, mutta niin pitkillä aikaväleillä, että se voisi yhtä hyvin olla vakaa ikuisesti.
Joten jos se on vakaa, miksi emme ole koskaan nähneet sitä?
Kummaltaista kyllä, seksikvarkin vakaajen massojen alue laskee sen kynnyksen alapuolelle, mitä monet hiukkasten törmäyskokeet voivat luoda; nämä työkalut on suunniteltu tutkimaan paljon harvinaisempia, paljon raskaampia ja paljon ohimeneviä hiukkasia. Toisin sanoen sexaquark voi piiloutua näkyvissä, koska se on yksinkertaisesti lentänyt tutkan alla kaikki nämä vuodet.
Mutta partikkelien törmäykset eivät ole ainoita paikkoja, joissa tehdä seksikvareja. Ison räjähdyksen varhaisimmat hetket olivat raivokas ydinvoimaloiden lämpötila, jonka lämpötilat ja paineet olivat riittävän korkeat, jotta heliumi ja vety voitaisiin pois kvarkkien raa'asta keitosta. Ja se takomme on saattanut tulvata myös kosmostamme sexaquarkeilla, samoin kuin kaikilla tutummilla subatomisilla merkkeillä.
Alustavat laskelmat viittaavat siihen, että jos sukupuoli on todellinen asia oikeassa massajoukossa, se olisi voinut tuottaa naurettavaa runsautta varhaisessa universumissa. Ja se olisi voinut selviytyä tuosta nuorekkaasta infernosta. Itse asiassa seksikvaareja voi edelleen olla, eivätkä oikeasti ole vuorovaikutuksessa minkään kanssa, eivät oikeastaan hajoaudu millekään muuksi - vain olemassa oleviksi, luomalla ylimääräisiä painovoimavetoja kaikkialle, missä ne kerääntyvät, massansa vuoksi.
Näkymätön hiukkanen, joka tulvii maailmankaikkeuden ja joka toimii vain painovoiman kautta? Bingo. Se on pimeää ainetta.
Valoa pimeässä
Jotta sexaquark voi muodostaa tumman aineen, sen on tosiasiallisesti olemassa. Siitä käydään parhaillaan keskustelua, koska esinettä ei ole koskaan havaittu hiukkasten törmäyskokeessa. Mutta kuten aiemmin näimme, sexaquarkin suhteellisen kevyt massa voi tarkoittaa, että se on voinut liukastua huomaamatta yksinkertaisesti siksi, että emme ole etsineet sitä.
Mutta se alkaa muuttua. BaBar-detektori SLAC: n kansallisessa kiihdytinlaboratoriossa Kaliforniassa on todella hyvä tuottamaan paljon kvarkkikombinaatioita, mukaan lukien joitakin todella raskaita kvarkeja, jotka hajoavat vakaammiksi ja järkevämmiksi järjestelyiksi. BaBarin tulisi myös tuottaa seksikvaarien puskurisato, jos niitä on.
ArXiv-tietokantaan 2. tammikuuta julkaistu paperi on ilmoittanut viimeisimmän tuloksen: ei merkkejä seksikvaarista. Mutta tämä havainto on varma vain 90 prosentin luotettavuustasolle. Tämä tarkoittaa, että jos massiivisemmat ja vähemmän vakaat kvarkkikombinaatiot hajoavat vakaiksi seksikvaareiksi, ne tekevät niin hyvin harvoin, vain yhdellä rappeutumisella kymmenestä miljoonasta.
Sulkeeko tämä seksikvarkin tumman aineen ehdokkaana? Ei aivan. Voi olla, että varhaisen maailmankaikkeuden olosuhteet sallivat riittävän määrän sukupuolen tekemistä, jotta ne voisivat ottaa huomioon sen pimeän aineen määrän, jonka arvioimme olevan maailmankaikkeudessa. Mutta uuden tuloksen ansiosta sexaquark-merkin käyttö selittää tumman aineen.
Mukava kokeilu, sexaquark, mutta ei sikaria - ainakaan, ei vielä.
Paul M. Sutter on astrofysiikkaSUNY Stony Brook ja Flatiron - instituutti,Kysy avaruusasemalta jaAvaruusradio, ja kirjoittajaPaikkasi maailmankaikkeudessa.
