Un tip straniu de materie ar putea fi ascuns în interiorul stelelor neutronice

Aceasta este un lucru uimitor şi noi suntem surprinși

Un grup de fizicieni pun la îndoială înțelegerea noastră cu privire la modul în care quarcii – un tip de particule elementare – se aranjează în condiții extreme.

Şi cercetarea lor dezvăluie că elementele dincolo de limitele tabelului periodic ar putea fi mai ciudate decât am putea crede.

Profund în adâncurile tabelului periodic, există monștri creați dintr-un aranjament unic de particule subatomice.

În ceea ce privește elementele,  ele ajung nu mai mari decât oganessonul – un monstru care conține 118 protoni şi are o masă atomică puţin sub 300.

Acest lucru nu înseamnă că protonii şi neutronii nu pot fi aranjați în aglomerări mai mari, după care să mai rămâie oarecum stabili pentru o perioadă mai lungă decât a unei clipiri din ochi.

Vedeţi şi: Protonii conțin de 10 ori mai multă presiune decât o stea neutronică

În timp ce oamenii de științe emit ipoteze în ce privește frontierele tabelului periodic, devine clar că, pe măsură ce atomii devin mai mari, se schimbă regulile obișnuite care guvernează comportamentul lor.

În acest ultim studiu, fizicienii de la Universitatea din Toronto susțin că particulele constituente care alcătuiesc protonii şi neutronii unui atom ar putea să-şi rupă legăturile obișnuite în condiții extreme şi să păstreze suficientă stabilitate pentru ca atomul să se mențină.

Există şase tipuri de astfel de particule numite quarci, cu denumiri destul de ciudate ca, up, down, charm, strange, top şi bottom.

Protonii conţin doi de tip up şi unul de tip down. Neutronii, pe de altă parte, sunt făcuţi din doi down şi un singur up.

Vedeţi şi: LHC a detectat din nou bosonul Higgs, de această dată într-un dans cu top quarcul

Quarcii nu se limitează la aceste configurații, deşi descoperirea altor aranjamente este destul de rară, datorită faptului că foarte puține din ele rămân stabile pentru mai mult timp.

Cu puţin peste treizeci de ani în urmă, un fizician pe nume Edward Witten, a propus ca energia pentru menținerea combinațiilor de quarci în tripleţi, ar putea atinge careva echilibru dacă vor fi puse sub presiune suficientă, cum ar fi cea din interiorul unei stele neutronice.

Această „stranie quarc materie” (sau SQM – strange quark matter) ar putea fi o combinaţie de amestec relativ egal de quarci up, bottom şi strange, aranjați nu câte trei, dar sub formă de un lichid din numeroase particule agitate.

Având în vedere că quarcii top şi down se potrivesc destul de bine pentru a forma echipe în interiorul protonilor şi neutronilor, posibilitatea de a crea materia quarcului fără quarcii strange, pentru a amesteca lucrurile, a fost, în general, respinsă.

Potrivit fizicienilor Bob Holdom, Jing Ren şi Chen Zhang, realizarea calculelor reale arată că materia up-down, sau udQM, ar putea fi nu doar posibilă, dar preferabilă.

„Fizicienii au căutat SQM timp de zeci de ani”, au spus cercetătorii pentru Phys.org (en).

„Reieşind din rezultatele noastre, multe cercetări posibil au căutat într-un loc greşit”.

Echipa a revenit la elementele de bază şi a pus la îndoială nivelul de energie cel mai jos al unei grupe mari de quarci agitaţi.

Ei au descoperit că starea de bază –  lobby-ul confortabil a nivelurilor de energie pentru particule – pentru udQM ar putea fi chiar mai mic decât atât a SQM, cât şi a stării de bază a tripletelor din interiorul protonilor şi neutronilor.

Deci, dacă unor grămezi de quarci li se dă suficientă presiune, ele ar putea forţa quarcii up şi down de a se îmbina într-o dezordine lichidă, la energii care nu au nevoie de ajutorul remarcilor strange.

Echipa sugerează elemente cu mase atomice mai mari de 300, de asemenea, ar putea să ofere condiţiile necesare pentru a forţa quarcii up şi down de a se relaxa şi a distra.

Crearea acestor elemente ar putea fi o provocare, ce ar pretinde o modalitate de a îngrămădi neutronii pentru a face elementele supermasive suficient de stabile.

Dar, stările de bază cele mai joase ale udQM indică spre regiuni stabile dincolo de tabelul periodic.

Cum exact arată sau se comportă aceste elemente grele, este greu de spus pentru moment, dar e puţin probabil să respecte regulile obișnuite.

De asemenea, există o şansă ca udQM ar  putea fi lansat prin Univers sub formă de raze cosmice şi potențial ar putea fi prinse aici pe Pământ.

Sau chiar produse în acceleratorul de particule.

„Ştiind mai bine unde să căutăm udQM, ar putea apoi ajuta la realizarea unei idei vechi: aceea de a folosi materia quarc ca o nouă sursă de energie”, spun cercetătorii (en).

Picăturile stabile de quarci nu s-ar comporta ca grupurile de quarcii obișnuiți găsiți în protoni şi neutroni, ele ar putea avea mase mai mici, ce ar putea potențial să le facă mai ușor de controlat.

Reactoarele cu material quarc sună ca un lucru din science fiction.

Dar, dacă această cercetarea va avea o continuitate, am putea asista la un nou domeniu de fizică aplicată chiar la orizont.