如果奇怪的性夸克粒子真的存在的話，它們可能是不死的
性夸克能證明暗物質，也就是暗物質由性夸克組成，那麼為什麼我們檢測不出性夸克呢？
理論上性夸克能形成暗物質，長期的實驗卻沒能發現性夸克，科學是需要不斷地嘗試。
簡介：幾十年來，物理學家們一直在研究把所有物質內部粘在一起的膠水背後的數學原理，他們發現了一種奇怪的假設粒子—性夸克。性夸克的性質或許與暗物質的形成有關。雖然目前並未在任何實驗室發現它的存在，但加州SLAC國家加速器實驗室的BaBar探測器非常擅長於產生許多夸克組合。如果性夸克真實存在，BaBar將是最有機會驗證它存在的探測器。
這些極其穩定的粒子可以解釋暗物質。
（圖片： ？ 快門）
幾十年來，物理學家們一直在研究把所有物質的內部粘在一起的“膠水”背後的數學原理，發現了一種奇怪的假設粒子，這種粒子從未出現在任何實驗中。這個怪胎被稱為性夸克，由六個不同味道的夸克組成。
除了是一個聽起來很酷的角色外，這個怪胎最終可以解釋一直令人發狂的神秘暗物質。物理學家發現，如果性夸克有一個特定的質量，它就可以永遠存在。
自然界中的夸克
幾乎你所知道和熱愛的一切都是由被稱為夸克的微小粒子構成的，夸克分為六類，分別是：上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、頂夸克、底夸克。上下夸克是最輕的，這使得它們是迄今為止最常見的。（在粒子物理學中，粒子越重，就越有可能衰變成更小、更穩定的東西。）
你體內的質子和中子都是由三個夸克組成的，兩個上夸克和一個下夸克形成一個質子，兩個下夸克和一個上夸克形成一箇中子。事實上，由於強作用力的複雜性，夸克真的喜歡以三個一組的形式出現，這也是迄今為止最穩定和最常見的構型。
偶爾在我們的粒子對撞機中，我們會製造出由一對夸克組成的粒子；這些凝聚體是不穩定的，很快就會衰變成其他東西。有時候，當我們非常努力的時候，我們可以把五個夸克粘在一起，使它們在衰變成其他東西之前，能很好地相互作用。
到目前為止，這些都是我們能夠製造的夸克組合。
然而，過程中可能出現一些奇怪的東西。
元素的融合
經過幾十年對強原子核數學方面的探究，物理學家發現了一種奇怪的組合，這種組合尚未出現在我們的實驗中：一個由六個夸克組成的排列，由兩個上夸克，兩個下夸克和兩個奇夸克組成：性夸克。
理論並不能預測性夸克的質量；這個值將取決於粒子內部每個夸克的精確排列和相互作用，因此由實驗物理學家來確定。至於性夸克的穩定性？計算表明，如果它的質量低於某一臨界值，它將永遠保持穩定，這意味著它永遠不會衰變。如果質量稍大一點，但仍低於某一臨界值，那麼粒子就會衰變，但經過此類長時間的過渡，它可能會永遠穩定。
那麼如果性夸克穩定的話，為什麼我們從來沒見過呢？
奇怪的是，性夸克的的穩定質量範圍低於許多粒子對撞機實驗所能創造的臨界值；這些機器被設計用來研究更稀有、更重、更快的粒子。換言之，這些年來，性夸克可能只是在雷達的監視下飛行，隱藏在人們的視線中。
但是粒子對撞機並不是唯一一個製造性標記的地方。宇宙大爆炸最早的時刻是一個狂熱的核能溫床，其溫度和壓力高到足以讓從未加工的“夸克湯”中融合氦和氫。而那個熔爐也可能讓我們的宇宙充滿了性夸克標記，以及所有更為熟悉的亞原子特徵。
初步計算表明，如果性夸克是質量範圍內的一個真實物體，它可能在早期宇宙大爆發中大量產生。它本可以在那場爆發中倖存下來。事實上，性夸克仍然存在，並沒有真正與任何東西相互作用，並沒有真正衰變成其他任何東西，也沒有因為它們的質量而在它們聚集的任何地方產生額外的引力。
哪種粒子看不見但是充斥著宇宙，並且只通過引力相互作用？沒錯，那就是暗物質。
暗物質中的光
為了讓性夸克形成暗物質它必須實際存在。這是目前爭論的話題，因為它從未在粒子對撞機實驗中被發現。但正如我們之前所看到的，性夸克相對較輕的質量可能意味著它能夠悄悄溜走，僅僅是因為我們沒有尋找它。
但這已經開始改變了。加州SLAC國家加速器實驗室的BaBar探測器非常擅長於產生許多夸克組合，包括一些非常重的夸克，它們衰變為更穩定和更合理的排列。如果存在，BaBar探測器也應該產生性夸克的成果。
1月2日發表在arXiv資料庫上的一篇文章報道了最新的結果：沒有任何性夸克的跡象。但這一發現只有90%的可信度。這意味著，如果夸克的更大質量和更不穩定的組合衰變為穩定的六分點，它們很少這樣衰變，幾乎是每1000萬隻衰變一次。
這是否排除了性夸克作為暗物質候選者的可能性？不完全是。可能是早期宇宙的條件允許製造足夠多的性夸克的標記，它們可以解釋我們估計宇宙中暗物質的數量。但新的結果確實使得用性夸克標記來解釋暗物質具有挑戰性。
但這是一個很好的嘗試，科學需要不斷嘗試。
保羅·薩特是石溪大學熨斗研究院的一名天體物理學家，《問一個太空人》和《太空廣播》的主持人，《你在宇宙中的位置》的作者。
BY： Paul Sutter - Astrophysicist
FY： 拾壹
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