宇宙で最もエキゾチックな粒子 5 つ (存在するかもしれないし、存在しないかもしれない)

私たちがその中で認識している事柄とは何でしょうか 宇宙;まず、電子、陽子、クォーク、ニュートリノなどの通常の疑わしい物質があります。しかし、非常にまれな粒子が他にもあり、それらが存在するかどうかさえわかりません。ここでは、宇宙で最も奇妙で希少な仮説上の粒子を 5 つ紹介します。

ダークフォトン

光子は、他の粒子とうまく調和し、無限の範囲を有するため、既知の粒子の中で最も便利な粒子の 1 つです。ただし、存在する光子はこれだけではない可能性があります。ダークフォトン、通常のフォトンに似ていますが、ただ暗いだけです。

ダークフォトンの理由は、ダークマターとダークエネルギーの謎に由来します。ダークマターは、ほぼすべての銀河の質量の大部分を占め、合計で宇宙のエネルギーの約 25% を占める目に見えない物質です。ダークエネルギーは宇宙の加速膨張に関与しており、宇宙の内容の70%を占めています。

宇宙論者が直面する多くの疑問の一つは、これらの暗黒成分がどれほど単純なのか、それとも複雑なのかということです。私たちは、通常の物質が非常に複雑で、さまざまな粒子や力が作用していることを知っています。いわゆる暗黒領域は、大きくて単純で愚かな領域なのでしょうか、それとも宇宙の明るい面と同じくらい豊かで多様性に富んだ領域なのでしょうか?

ダークドメインが複雑な場合、ダークマターとダークエネルギーの間でのみ作用する追加の自然の力が存在する可能性があり、ダークフォトンがこれらの力の伝達者となる可能性があります。暗黒光子の証拠はまだ発見されていませんが、学ぶべきことはまだたくさんあります。

カーバトン

ビッグバンの最初の瞬間に戻りましょう。宇宙学者は、私たちの宇宙はインフレーションとして知られる信じられないほど急速な膨張の時期を経験したと信じています。このイベントは、本質的に爆発的に増幅された暗黒エネルギーのような、「インフレトン」として知られる宇宙の神秘的な物質によって引き起こされました。

インフレはまだ仮説の段階ですが、次のような強力な予測がなされています。宇宙の構造。私たちの宇宙の構造の統計的特性は、宇宙のインフレーションから予想されるものと一致しているため、この劇的な出来事が後に出現する星、銀河、星団の基礎を築いたと考えられています。

この成功にもかかわらず、インフレはいくつかの微妙な問題に直面しています。まず、「自然な」インフレのモデルを作成することは困難であり、それは、追加の規制なしに開始および終了するという意味であり、宇宙構造の種を生み出すことになります。これを回避するために、一部の理論家はインフレトンと呼ばれるものを提案しています。 曲線。

カバーロンの仕事は、インフレが起こるまで座して待つことです。次にカンビヨンが中央に入り、構造の基礎を築きます。このアプローチの利点は、初期宇宙におけるすべての作業を 1 つのエンティティ (インフレトン) に強制しないため、インフレーション モデルがより「自然」になることです。

このアプローチの欠点は、1 つの仮想実体を 2 つに置き換えることになり、インフレについて間違った認識をしているのではないかという懸念が完全に軽減されるわけではありません。しかし、この方向の研究が有望な道を開く可能性があるため、カンビロンはとにかく調査する価値があります。

グルーボール

強い力を伝えるのはグルーオンとして知られる粒子で、その粒子には 9 つのバージョンがあります。グルーオンも強い力を感じることができます。したがって、陽子の最良のモデルは、グルーオンが強い力の相互作用のホットクラスターであることを示しています。陽子と中性子には 3 つのクォーク (およびグルーオン) があり、2 つのクォーク (およびグルーオン) を含む中間子と呼ばれる粒子のファミリー全体が存在します。

したがって、クォークとグルーオンのこれらすべての組み合わせは、強力な核力によって保持されています。しかし、とにかくグルーオンは強い核力を感じるのですから、クォークの部分は飛ばしてみてはどうでしょうか？なぜこれほど複雑にするのでしょうか?シンプルにしてください。こうして私たちは終わったのです グルーボール、それはグルーオンの集合体だけで構成される重い粒子です…互いにくっついています。

グルーボールが想像を絶するのは、その寿命が 1 マイクロ秒未満である信じられないほど短命であるということです。これは驚くべきことではありません。陽子を除くクォークとグルーオンのすべての組み合わせも、個別には不安定です。しかし、グルーボールの寿命は非常に短いと予想されており、そうでなければ私たちはそれに気づいていたでしょう。

ただし、グルーボールの予測質量も、他のほぼすべての化合物粒子の範囲内にあります。したがって、加速器内で驚くべき新しい粒子を見たとき、通常はその質量を定量化することしかできないため、私たちはそれを行っていても気づかない可能性があります。これは、2013 年以来、いくつかのグルーボール候補を観察してきたことを意味しますが、私たちが観察したものは、それほど奇抜ではない他の粒子である可能性もあります。

現在、GlueX のような、グルーボールの発見に特化した実験全体が存在します。これは、現在でも有効な標準標準の最後の主要な予測であるため、これらの奇妙な粒子を探す価値があります。

X17

私たちは素粒子物理学の標準モデルを発明して以来、それを克服しようと努めてきました。そして 2015 年、ハンガリー原子核研究所 ATOMKI で何かが間違っている可能性があるという信号を物理学者たちが受け取りました。

チームは暗い光子を探す装置を組み立てていた。この装置では、リチウム 7 原子核に陽子を発射し、それがベリリウム 8 原子核に変換され、その後崩壊して電子と陽電子のペアが生成されます。

これらのペアはさまざまな角度で飛行し、科学者は核物理学の計算を使用してこれらの角度の広がりを予測しました。予想よりも多くの粒子が得られた場合、それは暗い光子が関与しているためである可能性があります。

そして実際、ハンガリーのチームは余分な電子と陽電子を発見しました。信号を再作成するには、 質量17MeVの新しい粒子が存在しなければならなかった （電子の質量の 34 倍）ということで、この神秘的な新しい粒子の名前が付けられました。 X17。

翌年、ハンガリーのチームは、6 シグマを超える統計的有意性や、同様の信号を見つけるための共同研究者との協力など、この新しい粒子の現実を示す素晴らしい成果リストを作成しました。

それにもかかわらず、科学界のほとんどは X17 について疑問を抱いています。すべての「独立した」確認には、元のハンガリーのグループからの何らかの指紋があり、このネットワークの外にいる誰もこの現象を再現できません。

プレオン

ヘリウムやアルミニウムなどの元素はあります。それらは陽子、中性子、電子などの基本粒子で構成されています。しかし、これらはさらに小さなもの、つまりクォークでできています。では、なぜそこで止まるのでしょうか？おそらく、私たちが宇宙の基本粒子と呼んでいるものは、実際にはさらに小さな物体であるプレオン（私たちが「プロクォーク」と呼んでいますが、クォークと混同しないように）の複合構造であるのかもしれません。 おがくず。

プレオンの最大の動機の 1 つは、多くの粒子が互いに非常に似ているが、わずかな程度しか異なっていないということです。たとえば、電子と陽電子は電荷のみが異なり、電子とミューオンは質量のみが異なります。これらのほぼ同一の特性については現時点では説明ができていないため、他の相互作用から生じるのではないかと考えています。

プレオンは、なぜ 3 世代しかないのかから暗黒物質とは何かまで、標準規格のほぼすべての未解決の問題を説明するために提案されています。しかし、何も固着しているようには見えません。それは、クォークとレプトンが複合粒子であることを示す実験がなかったためです。

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