这5个粒子是如此奇怪我们不确保它们存在

(2024-12-24 19:37:02)

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这 5 个粒子是如此奇怪我们不确保它们存在

published 3 hours ago

这个宇宙是一个在非常小尺度上奇怪的地方。

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科学家们理论化这些是我们已经还没有发现的亚原子粒子。 (Image credit: koto_feja/Getty Images)

什么构成我们在宇宙中感知的物质？

要开始有一些常见的嫌疑者像电子、质子、夸克和中微子。但如果这些粒子对你不是足够奇怪，我在这里来帮助。

有是如此罕见的其他粒子我们甚至不确保它们存在。这里是在宇宙中最诡异、最罕见的五个假设的粒子。

暗光子

每个人爱光子。它与如此许多其它粒子相处。它有一个无限的范围。它使手电筒工作。但它可能不是在那里的唯一种类光子。暗光子进来，它就像一个常规的光子一样，但只是......黑暗。

暗光子的动机来自暗物质和暗能量的秘密。暗物质是某些看不见的物质形式，几乎构成了每个星系质量的大部分并被告知总共占宇宙的能量的 25% 左右。暗能量是对宇宙的加速的膨胀负责的并构成宇宙的内容的 70%。

在许多宇宙学家面临的问题中是这些黑暗成分只是多简单还是复杂的。我们知道常规的物质是迷人的复杂，有各种各样的粒子和在起作用的力。这个暗部分就像它被叫的一样是大的、简单的和哑的还是它像宇宙的亮面一样丰富的和变化的？

如果这个暗部分是复杂的，可能有额外的只在暗物质和/或暗能量之间操作的自然的力，而暗光子将是这些力的携带者。到目前为止已经没有发现任何暗光子证据的搜索，但我们仍然有很多要学习的。

曲率子（CURVATON）

让我们走回到宇宙大爆炸的最早时刻。宇宙学家相信我们的宇宙经历了一个令人难以置信的被称为膨胀的快速扩张时期。为这一事件提供动力的是宇宙中的某些被称为“膨胀子（inflaton，这基本上就像打了类固醇的暗能量一样）”的神秘物质。

膨胀仍然是假设的，但它在它的肚子下确实有一个强大的预测：宇宙的结构。在我们宇宙中结构的统计属性匹配我们从宇宙的膨胀期望的，因此我们相信这一戏剧性事件为后来将浮现的恒星、星系和星团奠定了基础。

尽管这个成功，但膨胀仍有某些棘手的问题。一个是难来建立是“自然”的膨胀的模型——在它们开始和结束不用任何微调——并且仍然产生宇宙结构的种子的意义上。为绕过这个，一些理论家已经提出了一个被标榜为曲率子的膨胀伴侣。

曲率子的职责是坐着并在膨胀做它的事情的时等待。然后，曲率子步入并为结构奠定基础。这种方法的益处是膨胀模型能是更“自然的”，因为我们没有正在强迫一个实体—膨胀子—来做在早期宇宙中的所有工作。

这种方法的不利之处是我们正用两个实体取代了一个假设的实体，这刚好不缓解我们正在让整个膨胀图片错的担忧。但无论如何曲率子是值得调查的，因为在这个方向中的研究可能开辟一条承诺的途径。此外，它有一个真的酷的名字。

胶球

强力的携带者是一种被称为胶子的粒子，其中有九个种类。

这里是关于胶子的有趣的事情：它们也能感觉强力。因此我们最好的质子模型告诉我们胶子是强力相互作用的热杂物。而且，它们不是强力相互作用的唯一的热混乱。质子和中子有三个夸克（和胶子），有一整个叫介子的粒子族，这包含两个夸克（和胶子）。

因此，我们已经得到所有把夸克和胶子用强核力把持在一起的结合。但如果胶子无论如何感觉强核力，我们为什么不跳过这个夸克部分呢？为什么使它如此复杂的？只是保持它简单的。这就是我们如何想出了胶球的，它是一个高大的只由一个胶子的集合弄成......粘在一起的粒子。

胶子一起把持另一个粒子的描画。 (Image credit: Sefa kart/Getty Images)

什么使胶球如此难以捉摸的是它是令人难以置信的短暂的，有一个不到一微秒的生命周期。这不是那样令人惊讶的，除了质子，夸克和胶子的每一个结合在孤立中也是不稳定的。但胶球被预计有超常短的寿命;否则我们到现在会已经看到它们只是在我们的后院漂浮着。

但胶球也已经预测了刚好关于每一个其它复合粒子范围中的质量。因此我们可能正在制造它但没有意识到它，因为当我们在一个对撞器中看到一个令人惊讶的新粒子时我们典型的只来量化它的质量。这意味着我们已经观测到了追溯回到 2013 年的很多胶球候选，但我们看到的也可能是其他远不异域的粒子。

现今日子，有像 GlueX 这样的致力来发现胶球的整个实验。这是标准模型仍然站着的最后一个主要预测，因此来搜索这些奇特的粒子是值得的。

X17

自从我们发明粒子物理学的标准模型以来，我们就一直尝试来移动超越它。2015 年，在匈牙利核研究所（ATOMKI）的物理学家得到了一个某些东西可能是错的信号。

该团队已经组装了一个器具来寻找暗光子。该装置涉及了向锂 7 发射质子，这然后变换成铍 8 原子核，然后衰变并产生了电子和正电子对。这些对以不同的角度飞开，科学家们用核物理学计算来预测这些角度的传播。如果他们得到比他们预期的更多这些粒子，那可能一直是因为暗光子正在被卷入。

真的匈牙利团队发现了额外的电子和正电子。为重新创造这个信号，必须有一个质量为 17 MeV（电子质量的 34 倍）的新粒子，因此这个神秘的新粒子得到了一个名字：X17。

在接下来的几年里，匈牙利团队已经建立起了一份令人印象深刻的成就清单，所有这些都指向这种新粒子的现实，包括超过 6 西格玛的统计显著性，并与合作者合作寻找类似的信号。

尽管如此，大多数主流物理学团体关于 X17 有疑问。所有“独立的”确认都有来自原始匈牙利团队的某种指纹，并且该网络之外没有人已经能够来重现这种效果。

此外，对从探测器设置的几何形状发生的异常有一些相对合理的解释。鉴于我们没有看到任何关于这个粒子的新证据，我会很喜欢 X17来存在，我还没有打算抱太大希望。