这些极稳定的粒子可以解释暗物质。
在对将所有物质内在联系在一起的胶子进行了数十年的数学研究之后,物理学家发现了一个奇怪的假设粒子,这个粒子在任何实验中都从未出现过。这个粒子被称为六夸克,由六种不同味的夸克有规律地排列组成。
除了名字听起来很酷,六夸克最终可以解释暗物质这个令人着迷的谜团。物理学家发现,如果六夸克具有特定质量,则该粒子将永恒存在。
自然中的夸克
几乎你所知道的和爱的一切都是由名为夸克的微小粒子组成。可以把这些粒子分为六种,出于各种刻板的原因分别被命名为上夸克、下夸克、顶夸克、底夸克、奇夸克和粲夸克。上夸克和下夸克是所有种类中最轻的,这也使得它们成为最常见的。(在粒子物理学中,你越重就越有可能衰变成更小的更稳定的物质)。
你体内的质子和中子都是由三个夸克组成:两个上夸克和一个下夸克构成一个质子;两个下夸克和一个上夸克构成一个中子。事实上,由于具有强相互作用力的复杂性质,夸克确实喜欢三个一组存在,这也是最稳定最常见的排列。
偶然的在我们的粒子对撞机中,我们会创造由一对夸克组成的粒子;这些聚集状态不稳定,很快就会衰变成其它物质。有时,通过努力尝试,我们将五个夸克粘合在一起使它们在衰变成其它物质之前可以简短地彼此共存。
截止到目前,这些是我们能够制造出来的所有的夸克排列。但是可能还有一些陌生的物质。
要素的制造
经过几十年对原子核中强相互作用力的数学难题的探索,物理学家们找到了一种尚未在我们实验中出现过的奇怪的排列:由两个上夸克、两个下夸克和两个奇夸克共六个夸克组成的排列:性感夸克。
这些理论并不能为夸克的质量做出预测,他的估计依靠夸克精确的位置和隐藏在粒子里的单一夸克中的相互作用,所以这需要做实验的物理学家去调查发现并做决定。至于夸克是否具有稳定性?大量计算表明如果他们的质量在低于某一确定的阀值的情况下,是具有永久稳定性的,这意味着永远不会衰变。如果质量比之前大,但仍低于某一阀值,则粒子会衰变,。但如果经历很久的时间。也许也会变得永久稳定。
那既然他们是稳定的,为什么我们还是没有看见呢?
令人好奇的是,夸克质量的稳定性范围比粒子对撞机实验可以产生的阀值要低。粒子碰撞机被创造出来是为了去研究更罕见,更重,更飞快短暂的粒子。换句话说,夸克很可能藏在显而易见的地方,这么多年通过最简单的飞行躲过雷达的眼睛。但是粒子碰撞机并不是唯一去制造夸克的地方。远在宇宙大爆炸的时候,就成为了原子能能源的滋长地,其温度和高压足以从原始夸克中锻造出氢和氦并充斥于宇宙中,相随着我们熟知的众多亚原子。
初步的计算表明如果夸克是真实的并有精确的质量范围,这可能在早期的宇宙中是以荒谬的大规模产生并在年轻的“地狱”中存活下来。事实上,夸克很可能还是存在的,没有与别的相互吸引,没有在别的任何环境里衰变一一只是存在着。由于他们的质量在他们收集的任何地方都会创造着额外的万有引力。
一种漂浮在宇宙中的无形粒子且只通过重力相互吸引。?答对了,这就是暗物质。
黑暗中的一束光
'六夸克’要想组成暗物质,首先它必须要存在。目前这是一个备受争议的话题,因为这种物质从未在粒子对撞机实验中被发现过。但正如我们早前所见,六夸克相对较轻的质量或许意味着,它实际上悄无声息地略过了,只是我们没有找到它而已。
但这种现状正在开始改变。位于加利福尼亚州的SLAC国家加速器实验室的BaBar实验探测器能够创造许多夸克组合体,包括一些极重的组合体。这些极重组合体会通过衰变形成更为稳定合理的排列。如果六夸克真实存在的话,BaBar实验也应该如创造许多夸克组合体一般,创造一个六夸克大丰收。
一篇于1月2日发表在arXiv资料网站的论文报道了最新的结果:并无六夸克存在的迹象。但是这一发现的可信度肯定只有90%。这个结果意味着,如果质量更大、更不稳定的夸克组合的确衰变为稳定的六夸克,那也将非常罕见,大概每一千万中只有一次这种衰变。
这是否排除了六夸克作为暗物质的可能性呢?那可未必。事实也有可能是早期宇宙的条件允许形成足够的六夸克,它们可以对我们所估计的宇宙中暗物质的数量做出解释。不过这个报道的最新结果确实使得用六夸克解释暗物质变得更具挑战性。
对六夸克而言,这是个很好的尝试,但还没能成功——至少,还未真正成功。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3.Paul Sutter-渺,次广页,YSH.小饼干可乐
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1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自:https://www.space.com/sexquarks-could-explain-dark-matter.html
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