破解暗物質的新線索：六夸克粒子

對宇宙網路的模擬，其框架似乎由暗物質

在我們這個宇宙中存在著一種主要的物質，除了它所產生的引力之外，它既不可見、也無法被探測到，這就是神秘的“暗物質”。一些科學家認為，這種神秘的“暗物質”一定是由未知的粒子組成的，而另一些科學家則認為一個熟悉的粒子可能是問題的關鍵。

儘管人們在不斷尋找可以解釋暗物質對宇宙造成影響的東西，但暗物質仍然難以捉摸。但也一些科學家在猜想，暗物質是否可以用現有的物理定律來解釋。其中一種觀點認為，一種叫做六夸克的粒子（也稱為六夸克）可以解釋暗物質，而不需要任何新奇的新理論。

長期以來，科學家們一直有證據表明，宇宙的質量遠比透過望遠鏡直接觀測到的要大。這個質量似乎形成了宇宙的支架，併產生異常，如星系旋轉太快，或來自星系團的引力扭曲了透過的光線，儘管並沒有可見的物體進行扭曲。一個很受推崇的解釋這些效應的候選者應運而生，它是一類被稱為“弱相互作用大質量粒子（WIMPs）”的粒子族。但是經過幾十年的尋找，弱相互作用大質量粒子仍然沒有被發現，因此，科學家們對其他的想法越來越感興趣。

設計和尋找新的粒子和粒子的新結構是粒子物理學的遊戲名稱。原子的中心是由質子和中子組成的，而質子和中子本身又是由夸克構成的。六種不同的夸克通常合併成兩到三組，但粒子對撞機的物理學家已經開始發現更大的結構，比如四夸克（四夸克粒子）和五夸克（五夸克粒子）。但是，為什麼不是一個六夸克，一個有六個夸克的粒子呢？

事實上，理論證據已經證明，這些六夸克構型的某些迭代可能是穩定粒子。如果是這樣的話，紐約大學物理學先驅Glennys Farrar提出，這樣的粒子可能是暗物質的基礎。根據她2017年的一項研究，在更高的能量下，這種粒子可能以暗物質和普通物質的比例從原始宇宙中濃縮出來，科學家們今天看到的這種比例可能仍然存在於宇宙中。這個粒子的質量將是質子的兩倍，並且與緊密結合的夸克（更具體地說，兩個上夸克，兩個下夸克，還有兩個奇怪的夸克）保持穩定。也許最令人興奮的是，Farrar的建議甚至預測了早期宇宙中暗物質的丰度，而不需要進行微調。基本上，如果暗物質存在，它應該與宇宙理論預測的丰度一樣，不需要人類的調節。

物理學家Farrar甚至設計了一種方法來尋找這樣的粒子。她解釋說，六夸克暗物質會在地球的重力場中被捕獲，並可能與地殼中的粒子核結合在一起。科學家可能會觀察一種更重的氧，稱為氧-18，然後比較這些氧-18原子核的質量是否與預期不同。當然，也有一些物理學家質疑Farrar所描述的六夸克是否真的存在，儘管她還在繼續推進這項研究。

另一組物理學家認為，六夸克存在的證據已經開始在實驗資料中積累。2011年，物理學家在德國進行一項名為WASA的實驗，他們在COSY粒子加速器中觀察到一種粒子，並認為它可能是一種被稱為d*（2380）的六夸克粒子，它的質量為23。8億電子伏特，是三夸克質子質量的兩倍多一點。開展這項新研究的科學家計算出，這樣的粒子可以形成一種穩定的雲，稱為：“玻色-愛因斯坦凝聚態”。雖然，目前的技術還無法制造出這種六夸克雲，但實驗可能會透過瞬間爆發的伽瑪輻射，以及由這種雲的坍塌所引起的其他粒子，找到它們在太空中存在的特徵。

英國約克大學的科學家們計劃與德國和美國的物理學家合作，以檢驗他們的理論。最令人興奮的是，如果六夸克可以解釋暗物質，那麼使用現有的粒子物理標準模型，一個很容易理解的粒子就能解開這個謎團。

約克大學的科學家表示，我們的初步計算表明，d*（2380）粒子的凝聚是暗物質的一種可行的新候選者，這種新的可能性似乎值得進行更深入、更詳細的研究。

然而，物理學家Farrar並不認為他們的建議有說服力，因為他們特定的六夸克的夸克結構需要一個大的正電荷（他們認為如果每個六夸克都與一個電子結合，這個問題就會被克服）。在Farrar看來，約克團隊設計的六夸克似乎太脆弱了，無法像豐富的暗物質那樣持續存在。

不管怎樣，很明顯，物理學家正在尋找新的途徑來解釋這個謎 —— 包括重新審視我們已經知道的理論。

對暗物質真實身份的探索將再一次繼續。

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