Efter decennier av att ha kolkat i matematiken bakom limmet som håller innersidan av all materia tillsammans, har fysiker hittat en konstig hypotetisk partikel, en som aldrig har dykt upp i något experiment. Den kallade sexaquark består av oddbollet av ett funky arrangemang av sex kvarkar med olika smaker.
Förutom att vara en svalt klingande karaktär, kunde sexkvällen så småningom förklara det ständigt irriterande mysteriet med mörk materia. Och fysiker har funnit att om sexkvarken har en viss massa kan partikeln leva för evigt.
Naturens kvarkar
Nästan allt du känner och älskar är gjorda av små partiklar kända som kvarkar. Det finns sex av dem, med namnen, av olika nördiga skäl, av upp, ner, topp, botten, konstigt och charm. De upp och ner varianterna är de lättaste av gäng, vilket gör dem överlägset de vanligaste. (I partikelfysik, desto tyngre du är, desto mer sannolikt är det att du förfaller till mindre, stablande saker.)
Protonerna och neutronerna i din kropp är alla sammansatta av trior av kvarkar; två ups och a down gör en proton, och två downs och en up gör en neutron. På grund av den komplicerade naturen hos den starka kraften tycker kvarkarna verkligen att umgås i grupper om tre, och det är också den absolut mest stabila och vanligaste konfigurationen.
Ibland skapar vi i våra partikelkolliderande partiklar som var och en består av ett par kvarkar; dessa konglomerationer är instabila och försvinner snabbt till något annat. Ibland, när vi försöker riktigt hårt, kan vi limma fem kvarkar ihop och få dem att leka fint med varandra - kort - innan de också förfaller till något annat.
Och hittills är det alla kombinationer av kvarkar som vi har kunnat tillverka.
Det kan dock finnas något främling.
Elementens smidja
Efter årtionden med att ha spottat runt den starka kärnkraftens matematiska hörn, fann fysiker en konstig kombination som ännu inte har dykt upp i våra experiment: ett arrangemang av sex kvarkar, bestående av två ups, två downs och två linjer: sexaquarken.
Teorier förutspår inte en massa för sexkvällen; detta värde beror på det exakta arrangemanget och interaktionen mellan de enskilda kvarkarna inuti den partikeln, så det är upp till experimentfysikerna att sussa ut det. Och när det gäller sexkvarkens stabilitet? Beräkningar antyder att om dess massa faller under en viss tröskel skulle den vara absolut stabil för alltid, vilket innebär att den aldrig skulle förfalla. Och om massan är lite större än så, men fortfarande under en viss tröskel, skulle partikeln förfalla, men under så långa tidsskalor att den lika mycket kan vara stabil för alltid.
Så om det är stabilt, varför har vi aldrig sett det?
Märkligt nog faller intervallet av stabila massor för sexkvarken under tröskeln för vad många partikelcollider-experiment kan skapa; dessa verktyg utformades för att studera mycket sällsynta, mycket tyngre, mycket mer flyktiga partiklar. Med andra ord kanske sexaket gömmer sig i en enkel syn och har helt enkelt flygt under radaren under alla dessa år.
Men partikelkolliderare är inte det enda stället att göra sexkvällar på. De tidigaste ögonblicken av Big Bang var ett frenetiskt kärnkraft med kärnenergier, med temperaturer och tryck tillräckligt höga för att smida helium och väte ur en rå soppa med kvarkar. Och den smeden kan också ha översvämmat vårt kosmos med sexkvarnar tillsammans med alla de mer bekanta subatomiska karaktärerna.
Preliminära beräkningar antyder att om sexkvärdet är en riktig sak inom rätt massa, kunde det ha producerats i löjligt överflöd i det tidiga universum. Och det kunde ha överlevt det ungdomliga infernoet. I själva verket kan sexkvällar fortfarande existera, inte verkligen interagera med någonting, inte riktigt förfalla till någonting annat - bara existerande, skapa extra tyngdkraftsdrag oavsett var de samlar på grund av sin massa.
En osynlig partikel som översvämmer universum och som bara interagerar genom tyngdkraften? Bingo. Det är mörk materia.
Ett ljus i mörkret
För att sexkvällen ska utgöra mörk materia måste den faktiskt existera. Det är för närvarande ett ämne för debatt eftersom objektet aldrig har upptäckts i ett partikelcollider-experiment. Men som vi såg tidigare, kan sexkvarkens relativt lilla massa innebära att det har kunnat glida av obemärkt, helt enkelt för att vi inte har letat efter det.
Men det börjar förändras. BaBar-detektorn vid SLAC National Accelerator Laboratory i Kalifornien är riktigt bra på att producera massor av kombinationer av kvarkar, inklusive några riktigt tunga som förfaller till stabler och mer rimliga arrangemang. BaBar bör också producera en stötfångare av sexkvarnar om de finns.
Ett papper som publicerades 2 januari till arXiv-databasen har rapporterat det senaste resultatet: inget tecken på sexkvällen. Men detta konstaterande är säkert till en konfidensnivå på bara 90%. Det innebär att om de mer massiva och mindre stabila kombinationerna av kvark förfaller till stabila sexkvällar, så gör de det mycket sällan, i en takt på bara 1 förfall per var 10 miljon.
Utesluter detta sexkvarken som en mörk materia-kandidat? Inte riktigt. Det kan vara så att förhållandena i det tidiga universum tillät tillräckligt med sexa kvällar att de kunde redogöra för mängden mörk materia som vi uppskattar att finns i universum. Men det nya resultatet gör det utmanande att använda sexaquark för att förklara mörk materia.
Trevligt försök, sexaquark, men ingen cigarr - åtminstone ännu inte.
Paul M. Sutter är en astrofysiker påSUNY Stony Brook och Flatiron Institute, värd förFråga en Spaceman ochSpace Radio, och författare tillDin plats i universum.
