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UC头条:科学家提出神秘物质! 有望解开暗物质的奥秘!

经过几十年的探索,物理学家们发现了一种奇怪的假想粒子,这种粒子从未出现在任何实验中,换句话说,它在科学家眼里从未存在过。这个奇怪的东西叫做六夸克,由六种不同口味的夸克组成。最关键的是,六夸克还能最终解释暗物质这个令人困惑物质。物理学家已经发现,如果六夸克有一个特定的质量,那么这种粒子就可以永远存在。

夸克

总所周知,我们生活中所知道的一切都是由被称为夸克的微小粒子构成的。科学家把夸克分为六种,一共有六个名字,分别是上(u)、下(d)、奇(s)、粲(c)、底(b)及顶(t)。向上和向下的品种是其中最轻的,它们也最常见,也最稳定。而较重的夸克会通过一个叫粒子衰变的过程,来迅速地变成上或下夸克。粒子衰变是一个从高质量的态变成低质量态的过程。就是由于这个原因,上及下夸克一般来说很稳定,所以它们在宇宙中很常见。

人类体内的质子和中子都是由夸克的三位一体构成的,两个上和一个下形成质子,两个下和一个上形成中子。事实上,夸克一般三个一组地出现,这也是迄今为止最稳定和最常见的结构。不过也有特殊情况,在我们的粒子对撞机中,我们偶尔也能创造出由一对夸克组成的粒子,这些团块不稳定,很快就会分解成别的东西。在更特殊的试验中,我们甚至可以把5个夸克粘在一起,让它们彼此衔接完美,当然,它们最终也会衰变成别的东西。到目前为止,这些都是我们能够制造的夸克的组合。然而,一些更奇怪的夸克组合出现了,它就是我们今天的主角----六夸克。

六夸克

经过几十年对强核力的数据研究,物理学家们发现了一个奇怪的组合,这个组合在我们的实验中还没有出现,这是一个由六个夸克组成的排列,由两个上、两个下、两个奇异物组成,所以也叫六夸克。

目前的理论不能预测六夸克的质量,这个值将取决于粒子内部单个夸克的精确排列和相互作用,所以要由实验物理学家来找出答案。至于六夸克的稳定性呢?计算表明,如果它的质量下降到某一阈值以下,它将永远是绝对稳定的,这意味着它永远不会衰变。如果质量比这个大一点,但仍然低于某个阈值,那么粒子就会衰变。

但令人疑惑的是,如果它曾经有段时间能够趋于稳定的,为什么科学家无法发现它呢?更奇怪的是,六夸克的稳定质量范围低于许多粒子对撞机实验的极限,因为这些对撞机是为了研究更稀有、更重、更短暂的粒子而设计的,它的局限性远远超过了六夸克所能存在的条件范围。换句话说,六夸克可能隐藏在眼皮底下,但是我们却从未发现它。

不过粒子对撞机并不是制造六夸克的唯一环境,科学家表示,在大爆炸的最初时刻是核能量疯狂爆炸时期,温度和压力高到足以从夸克的原料中锻造出氦和氢,在那样的环境中,也足够让我们的宇宙制造出六夸克,以及所有更熟悉的亚原子特征。

初步的计算表明,如果六夸克在质量范围内是真实存在的,那么它确实可以在早期宇宙中大量产生。事实上,六夸克可能仍然存在,并不是真的与任何东西相互作用,也不是真的衰变为其他任何东西,只是存在着,由于它们的质量,它们在收集的任何地方都会产生额外的引力。于是,根据这些信息,科学家把六夸克和暗物质联想到了一起。一种看不见的粒子正充斥着宇宙并且只通过引力相互作用。没错,这就是暗物质。

六夸克和暗物质

暗物质是目前科学界具有争议的话题之一,而为了让六夸克构成暗物质,它必须实际存在。这也是目前争论的话题之一,因为该物体从未在粒子对撞机实验中被发现。但就像我们之前看到的,六夸克相对较轻的质量可能意味着它能够躲过我们的探测。

但这种情况正在开始改变。位于加州的SLAC国家加速器实验室的BaBar探测器非常擅长产生大量夸克的组合,包括一些非常重的夸克,它们会衰变为更稳定、更合理的排列。如果六夸克存在的话,BaBar探测器也会产生大量的六夸克。

不过初步研究表明没有六夸克的迹象,但这一发现的可信度只有90%。这意味着,如果质量更大、更不稳定的夸克组合确实衰变为稳定的六夸克,它们衰变的几率非常小,每1000万个夸克中只有一个衰变。

这是否排除了六夸克作为暗物质候选者的可能性?答案不完全是。可能是早期宇宙的条件允许产生足够的六夸克,它们可以解释我们估计的宇宙中暗物质的数量。但是这两者的关系确实需要进一步的观察!

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