Новий, “рідкий” кварковий стан

У останньому дослідженні фізики з Університету Торонто стверджують, що частинки, з яких складаються протони і нейтрони атомів, можуть змінювати свої звичайні зв’язки в екстремальних умовах, при цьому зберігаючи достатню стабільність для того, щоб атом тримався вкупі.

Існує шість типів таких частинок, які називаються кварками. Вони мають поетичні назви – верхній, нижній, дивний, чарівний, красивий і правдивий. Протони містять два верхніх та один нижній кварки. Нейтрони ж навпаки, складаються з одного верхнього та двох нижніх.

Кварки не обмежуються цими конфігураціями, хоча знайти інші вдається дуже рідко, адже деякі з них залишаються стабільними дуже довго.

Трохи більше тридцяти років тому фізик Едвард Віттен припустив, що енергія, необхідна для збереження комбінацій кварків у трійках може змінитися та розірвати їх, якщо опиниться під достатнім тиском, наприклад, всередині нейтронної зірки. Ця “дивна кваркова речовина” (або SQM) була би відносно рівним сполученням сум верхніх, нижніх та дивних кварків, розташованих не по три, а як рідина з численних вібруючих частинок.

З огляду на те, що верхні та нижні кварки досить добре підходять один одному, щоб утворити команди всередині протонів та нейтронів, можливість існування кваркової речовини з дивними кварками в основному відхилялася. На думку фізиків Боба Холдама, Джин Рена та Чен Чжана, саме верхньо-нижня кваркова речовина або udQM може бути не тільки можливою, але й кращою в енергетичному смислі. Команда вчених повернулася до основ і задала питання про найнижчий енергетичний стан великої групи вібруючих кварків.

Вони виявили, що основний стан – рівень енергії для частинок – для udQM може бути насправді нижчим, ніж для SQM та основного стану трійок всередині протонів і нейтронів.

Нові елементи не за горами?

Дослідники вважають, що елементи з атомною масою більше 300 можуть також забезпечити належні умови для того, щоб примусити верхні та нижні кварки розслабитися та перетворитися на “суперрідину”.

Створення цих елементів було б складним завданням, яке потребує певного способу накопичення нейтронів, щоб зробити супермасивні елементи стабільними. Але нижні основні стани udQM вказують шлях на стабільні області поза межами періодичної таблиці.

Сказати точно, як саме ці важкі елементи виглядають або поводяться, важко, але малоймовірно, щоб вони дотримувалися звичайних правил.

Існує також ймовірність того, що udQM може стріляти у Всесвіт у вигляді космічних променів, які потенційно можна ідентифікувати тут на Землі. Або навіть зробити у прискорювачі частинок. Якщо вдасться знайти udQM, це може допомогти використати кваркову речовину як нове джерело енергії.

Стабільні краплі кварків не будуть поводитися як звичайні кваркові трійки, знайдені в протонах і нейтронах, з меншими масами, що потенційно може полегшити їх контроль.

Реактори кваркового типу поки що виглядають фантастично, але не реально. Однак, якщо дане дослідження стане чимось більшим, цілком нове поле прикладної фізики може відкритися нам зовсім скоро.

Дізнатись більше :

Sciencealert