در حال حاضر، سنگینترین عنصر در جدول تناوبی، اگنسون با جرم اتمی ۲۹۴ است که به طور رسمی در سال ۲۰۱۶ نامگذاری شد. تقریبا تمام جرم اگنسون مانند هر عنصر دیگری در جدول تناوبی، از پروتونها و نوترونها (انواع باریونها) ناشی میشود که خودشان هر کدام از سه کوارک ساخته شدهاند. یک ویژگی حیاتی تمام مواد باریونی شناخته شده، این است که کوارکهای آنها بسیار محکم با نیروی قوی به یکدیگر وصل شدهاند که آنها را جداییناپذیر میکند. همانطور که ذرات ساخته شده از کوارکهای مقید (مانند پروتونها و نوترونها)، هادرونها نامیده میشوند، به حالت پایهی مادهی باریونی نیز، مادهی هادرونی میگویند؛ اما اگنسون میتواند یکی از آخرین انواع آنها باشد. این امکان جالب که مادهی باریونی سنگین، به جای حالت پایهی هادرونی، دارای حالت پایهی udQM است، توسط دانشمندان دانشگاه تورنتو مطرح شده و در مجلهی Physical Review Letters منتشر شده است. با دیپ لوک همراه باشید…
دانشمندان در مقالهی جدیدشان، پیشبینی کردهاند عناصر با جرمهای بیشتر از تقریبا ۳۰۰ ممکن است از کوارکهای بالا و پایین آزادانه در حرکت ساخته شده باشند، اما این کوارکها نمیتوانند به صورت ساختار سهتایی مقیدی درآیند. آنها پیشبینی میکنند این نوع ماده که ماده کوارکی بالا-پایین یا udQM نامیده میشود، میتواند برای عناصر فوقالعاده سنگینی که فقط فراسوی جدول تناوبی فعلی وجود دارند، پایدار باشند. اگر بتوان چنین مادهای را در زمین تولید کرد، میتوان به عنوان منبع جدیدی برای انرژی از آن استفاده کرد.
این ایده که برخی از انواع مواد کوارکی ممکن است یک حالت پایهی مادهی باریونی را شکل دهند، جدید نیست. ادوارد ویتن مشهور در یک مقالهی بسیار معروف در سال ۱۹۸۴ پیشنهاد کرد که ماده کوارک شگفت (SQM) ممکن است این امر را تحقق ببخشد؛ اگرچه SQM متشکل از مقادیر قابل مقایسهی از کوارکهای بالا، پایین و شگفت است. یکی از نتایج جدید پژوهش حاضر، این است که نسبت انرژی کل به هر باریون، برای مادهی کوارکی بدون کوارکهای شگفت، یعنی udQM کمتر از همین مقدار برای SQM است؛ که در نتیجه آن را از نظر انرژی، مطلوب میکند. دانشمندان میگویند:
فیزیکدانان، دههها در جستجوی SQM بودهاند، اما واقعا ممکن است بسیاری از این جستجوها به جای اشتباه نگاه میکردهاند. یک سوال کاملا بنیادی وجود دارد که باید پاسخ داده شود: پایینترین تراز انرژی تعداد به اندازهی کافی زیادی از کوارکها چیست؟ ما نشان میدهیم که پاسخ، مادهی هستهای یا SQM شگفت نیست، بلکه ترکیبی از کوارکهای بالا و پایینِ تقریبا بیجرم است!
این ایده که ماده کوارکی ممکن است فراسوی جدول تناوبی قرار گیرد، شگفتانگیز است، زیرا عموما تصور میشود ماده کوارکی فقط در محیطهای خاصی مانند هستهی ستارههای نوترونی، برخورد دهندهی یونهای سنگین، ستارههای کوارکی فرضی و در چند میلی ثانیهی جهان اولیه وجود داشته باشند. زمانیکه ماده کوارکی در یک برخورد دهنده تولید شود، معمولا در کسری از ثانیه به مادهی هادرونی پایدار (با کوارکهای مقید) واپاشی میکند.
فیزیکدانان امیدوارند اگر جرم کمینهی عناصر با حالت پایهی udQM، خیلی بیشتر از ۳۰۰ نباشد، شاید بتوان این شکل جدید مادهی پایدار را با همجوشی برخی عناصر سنگین دیگر به یکدیگر، تولید کرد. اگر تولید udQM دشوار باشد، محققان انتظار دارند آن را روی زمین پیدا کنند، زیرا این ماده میتواند از طریق تابش کیهانی به زمین برسد و سپس در یک مادهی معمولی به دام افتد.