بعد عقود من الجري في الرياضيات وراء الصمغ الذي يمسك الأجزاء الداخلية من كل المادة معًا ، وجد الفيزيائيون جسيمًا افتراضيًا غريبًا ، لم يظهر أبدًا في أي تجربة. تسمى كرة الجنس ، تتكون الكرة الغريبة من ترتيب غير تقليدي لستة كواركات من مختلف النكهات.
إلى جانب كونها شخصية باردة ، يمكن أن يشرح sexaquark في نهاية المطاف لغز المادة المظلمة المجنونة. وقد وجد الفيزيائيون أنه إذا كان للجاذبية الجنسية كتلة معينة ، فإن الجسيم يمكن أن يعيش إلى الأبد.
كواركات الطبيعة
تقريبا كل شيء تعرفه وتحبه مصنوع من جزيئات صغيرة تعرف باسم الكواركات. هناك ستة منهم ، نظرا للأسماء ، لأسباب مختلفة نردي ، لأعلى وأسفل وأعلى وأسفل وغريب وسحر. الأصناف العلوية والسفلية هي الأخف من المجموعة ، مما يجعلها الأكثر شيوعًا. (في فيزياء الجسيمات ، كلما كنت أثقل ، زادت احتمالية تحللك في أشياء أصغر وأكثر ثباتًا.)
تتكون البروتونات والنيوترونات داخل الجسم من ثلاثيات من الكواركات. اثنان صعودا وهبوطا يصنعان بروتون ، واثنين من الصعود وأعلى يصنعون النيوترون في الواقع ، بسبب الطبيعة المعقدة للقوة القوية ، تستمتع الكواركات حقًا بالتسكع في مجموعات من ثلاثة ، وهذا أيضًا هو الأكثر استقرارًا والأكثر شيوعًا.
في بعض الأحيان في مصادمات الجسيمات لدينا ، نقوم بإنشاء جسيمات تتكون كل منها من زوج من الكواركات ؛ هذه التكتلات غير مستقرة وتتحلل بسرعة إلى شيء آخر. في بعض الأحيان ، عندما نحاول جاهدين حقًا ، يمكننا لصق خمسة كواركات معًا وجعلها تلعب بشكل جيد مع بعضها البعض - لفترة وجيزة - قبل أن تتحلل أيضًا إلى شيء آخر.
وحتى الآن ، هذه هي جميع مجموعات الكواركات التي استطعنا تصنيعها.
ومع ذلك ، قد يكون هناك شيء غريب.
تشكيل العناصر
بعد عقود من الجدل حول الزوايا الرياضية للقوة النووية القوية ، وجد الفيزيائيون مزيجًا غريبًا لم يظهر بعد في تجاربنا: ترتيب من ستة كواركات ، تتكون من صعودين ، واثنين من السقوط وغريبين: sexaquark.
لا تتنبأ النظريات بوجود كتلة لممارسة الجنس. ستعتمد هذه القيمة على الترتيب والتفاعل الدقيقين للكواركات الفردية داخل ذلك الجسيم ، لذا فإن الأمر متروك للفيزيائيين التجريبيين لإخراجها. وأما استقرار sexaquark؟ تشير الحسابات إلى أنه إذا كانت كتلته أقل من عتبة معينة ، فستكون مستقرة تمامًا إلى الأبد ، مما يعني أنها لن تتحلل أبدًا. وإذا كانت الكتلة أكبر قليلاً من ذلك ، ولكنها لا تزال أقل من عتبة معينة ، فإن الجسيم سوف يتحلل ، ولكن على مدى فترات زمنية طويلة قد يكون مستقرًا إلى الأبد.
لذا إذا كانت مستقرة ، فلماذا لم نرها من قبل؟
ومن الغريب أن مجموعة الكتل المستقرة للجاذبية تقع أسفل عتبة ما يمكن أن تخلقه العديد من تجارب مصادم الجسيمات ؛ تم تصميم هذه الأدوات لدراسة جزيئات أكثر ندرة وأثقل بكثير وأكثر سرعة. وبعبارة أخرى ، قد يكون مخبأ sexaquark مختبئًا على مرأى من الجميع ، حيث طار ببساطة تحت الرادار طوال هذه السنوات.
لكن مصادمات الجسيمات ليست المكان الوحيد لجعل sexaquarks. كانت اللحظات الأولى من الانفجار الكبير عبارة عن بؤرة محمومة للطاقات النووية ، مع درجات حرارة وضغوط عالية بما يكفي لإخراج الهيليوم والهيدروجين من حساء الكواركات الخام. وقد تكون هذه المجموعة قد أغرقت الكون أيضًا مع sexaquarks ، جنبًا إلى جنب مع جميع الشخصيات الفرعية الذرية المألوفة.
تشير الحسابات الأولية إلى أنه إذا كان sexaquark شيئًا حقيقيًا ضمن النطاق الصحيح من الكتل ، فقد يكون قد تم إنتاجه بوفرة سخيفة في أوائل الكون. وكان يمكن أن ينجو من الجحيم الشاب. في الواقع ، قد لا تزال توجد sexaquarks ، ولا تتفاعل حقًا مع أي شيء ، ولا تتحلل حقًا إلى أي شيء آخر - فقط موجود ، مما يخلق سحبًا جاذبيًا إضافيًا أينما يجمع ، بسبب كتلته.
جسيم غير مرئي يغمر الكون ويتفاعل فقط من خلال الجاذبية؟ البنغو. هذه مادة مظلمة.
نور في الظلام
من أجل أن يشكل sexaquark مادة مظلمة ، يجب أن يكون موجودًا بالفعل. هذا موضوع نقاش حاليًا ، لأنه لم يتم رصد الكائن في تجربة مصادم الجسيمات. ولكن كما رأينا سابقًا ، قد تعني كتلة sexaquark الخفيفة نسبيًا أنها كانت قادرة على الانزلاق دون أن يلاحظها أحد ، ببساطة لأننا لم نبحث عنها.
لكن هذا بدأ يتغير. إن كاشف BaBar في مختبر SLAC الوطني في كاليفورنيا جيد حقًا في إنتاج الكثير من مجموعات الكواركات ، بما في ذلك بعض المركبات الثقيلة التي تتحلل إلى ترتيبات أكثر استقرارًا وأكثر معقولية. يجب على BaBar أيضًا إنتاج مجموعة كبيرة من sexaquarks ، إذا كانت موجودة.
ذكرت ورقة نشرت في 2 يناير إلى قاعدة بيانات arXiv أحدث النتائج: لا توجد علامة على sexaquark. لكن هذه النتيجة مؤكدة لمستوى الثقة بنسبة 90٪ فقط. وهذا يعني أنه إذا كانت مجموعات الكواركات الأكثر ضخامة والأقل استقرارًا تتحلل إلى كواركات جنسية مستقرة ، فإنها نادرًا ما تفعل ذلك ، بمعدل تسوس واحد فقط لكل 10 ملايين.
هل يستبعد هذا الجنس الجنسي كمرشح للمادة المظلمة؟ ليس تماما. يمكن أن تكون ظروف الكون المبكر قد سمحت ببناء ما يكفي من العلامات الجنسية بحيث يمكنها حساب كمية المادة المظلمة التي نقدرها في الكون. لكن النتيجة الجديدة تجعل من الصعب استخدام sexaquark لشرح المادة المظلمة.
محاولة لطيفة ، sexaquark ، ولكن لا سيجار - على الأقل ، ليس بعد.
بول م. سوتر فيزيائي فلكي فيمشمس ستوني بروك ومعهد فلاتيرون ، المضيفاسأل رائد فضاء وراديو الفضاء، ومؤلف كتابمكانك في الكون.
