ფიზიკოსთა ჯგუფი აქტიურად ცდილობს გაარკვიოს, რა კონფიგურაციით ალაგებენ საკუთარ თავს ექსტრემალურ პირობებში კვარკები — გარკვეული ტიპის ელემენტარული ნაწილაკები. როგორც მათი ძიების შედეგები აჩვენებს, პერიოდული ცხრილის კიდეს მიღმა განთავსებული ელემენტები შესაძლოა იმაზე გაცილებით უცნაურნი იყვნენ, ვიდრე გვგონია.

პერიოდული ცხრილის ბოლო ნაწილის სიღრმეებში განთავსებულია ნამდვილი მონსტრები, რომლებიც სუბატომურ ნაწილაკთა უნიკალური კონფიგურაციისაგან შედგება. რაც უფრო შორს მიდის მენდელეევის ცხრილში ელემენტები, ისინი მაინც ვერ აღემატებიან ოგანესონს — ნამდვილ ბეჰემოთს, რომელიც 118 პროტონს შეიცავს, ატომური მასა კი 300-ს აღწევს.

ეს სულაც არ ნიშნავს იმას, რომ პროტონებსა და ნეიტრონებს უფრო დიდ გროვებად შეჯგუფება არ შეუძლიათ, მაგრამ მსგავსი რამ ამ დრომდე ჯერ არავის აღმოუჩენია.

მსგავსი: ასტრონომებმა სხვა გალაქტიკაში მდებარე ეული ნეიტრონული ვარსკვლავი აღმოაჩინეს

მიუხედავად იმისა, რომ მეცნიერები ბევრს სპეკულირებენ, თუ რამდენად შორს შეიძლება განივრცოს პერიოდული ცხრილის ელემენტები, ნათელი ხდება, რომ ატომის ზომის ზრდასთან ერთად, იცვლება მათ ქცევაზე პასუხისმგებელი სტანდარტული წესები.

კვლევაში, რომელზეც ახლა ვსაუბრობთ, ტორონტოს უნივერსიტეტის ფიზიკოსები ირწმუნებიან, რომ ატომის პროტონისა და ნეიტრონების შემადგენელი ნაწილაკები შესაძლოა, ექსტრემალურ გარემოში შლიდნენ თავიანთ ჩვეულებრივ ბმებს და მაინც ინარჩუნებდნენ საკმარის სტაბილურობას, რათა ატომს გარს ეწებებოდნენ.

არსებობს კვარკის სახელით ცნობილ ამ ნაწილაკთა ექვსი ტიპი, საკმაოდ უცნაური სახელებით — ზემოთა, ქვემოთა, ტურფა, უცნაური, ზედა და ქვედა. პროტონები შეიცავს ზემოთას და ქვემოთას ორ-ორ ტიპს. მეორე მხრივ, ნეიტრონები შეიცავს ზემოთას ორ და ქვემოთას მხოლოდ ერთ ტიპს.

კვარკები ამ კონფიგურაციებში შეზღუდული არ არის, მაგრამ სხვანაირ კონფიგურაციათა პოვნა საკმაოდ იშვიათია იმ ფაქტის გამო, რომ დიდი ხნით სტაბილური საკმაოდ ცოტა მათგანი რჩება.

დაახლოებით 30 წლის წინ, ფიზიკოსმა ედუარდ ვიტენმა ივარაუდა, რომ კვარკების ენერგიის შემნახველმა სამმაგმა კონფიგურაციებმა შესაძლოა, მიაღწიოს გარკვეულ ბალანსს, თუკი მათ საკმარისი წნევის ქვეშ მოვათავსებთ, მაგალითად, ნეიტრონული ვარსკვლავის წიაღში.

ეს „უცნაური კვარკის მატერია“ (SQM) ზემოთას, ქვემოთას და უცნაური კვარკების დაახლოებით თანაბარი ნარევი უნა იყოს, მაგრამ არა სამმაგი, არამედ როგორც მრავალი მობზრიალე ნაწილაკის სითხის მსგავსი.

გამომდინარე იმ ფაქტიდან, რომ ზემოთა და ქვემოთა კვარკები კარგად განლაგდებიან იმისათვის, რათა პროტონებსა და ნეიტრონებში ჯგუფები წამროქმნან, კვარკის მატერიის შექმნის შესაძლებლობა უცნაური კვარკების შერევის გარეშე, მეცნიერებმა გამორიცხეს.

ფიზიკოსების, ბობ ჰოლდომის, ჯინგ რენისა და ჩენ ჟანგის კვლევის მიხედვით, ზემოთა-ქვემოთა კვარკების მატერიის წარმოქმნა, იგივე udQM, არა მხოლოდ შესაძლებელია, არამედ უპირატესიც არის.

„’უცნაური კვარკის მატერიას’ ფიზიკოსები ათწლეულებია ეძებენ. როგორც ჩვენ მიერ მიღებული შედეგებიდან ირკვევა, ბევრი საძიებო სამოშაო შეიძლება, არასწორ ადგილას მიმდინარეობდა“, — უთხრა მკვლევარმა ლაისა ზიგამ Phys.org-ს.

ჯგუფი უკან დაბრუნდა და კითხვის ნიშნის ქვეშ დასვა მოფუსფუსე კვარკთა დიდი გროვის ყველაზე დაბალენერგეტიკული მდგომარეობა.

როგორც მათ გაარკვიეს, ნაწილაკთა ყველაზე დაბალი ენერგიის მდგომარეობაში, udQM (ზემოთა-ქვემოთა კვარკების მატერია) სინამდვილეში შესაძლოა, უფრო დაბალი იყოს ვიდრე როგორც SQM (უცნაური კვარკის მატერია), ისე პროტონებსა და ნეიტრონებში არსებული სამეულების ყველაზე დაბალენერგიული მდგომარეობა.

გამომდინარე აქედან, თუკი კვარკების გროვას საკმარის ბიძგს მივცემთ, მათ უნდა აიძულონ ზემოთა და ქვემოთა კვარკები, რათა გადაიქცნენ ენერგიის თხევად აუზად, რომელსაც სულაც არ სჭირდება უცნაური კვარკები.

ასეთი გარემო შეიძლება იყოს ნეიტრონულ ვარსკვლავებში, მაგრამ საიდუმლო არავისთვისაა, რომ თავად ატომის ბირთვები მით უფრო ინტენსიური ადგილები ხდება, რაც უფრო შორს მიდის ძალები.

ჯგუფის ვარაუდით, ელემენტები, რომლებსაც 300-ზე მეტი ატომური მასა აქვთ, შესაძლოა, ასევე წარმოქმნიდნენ ხელსაყრელ პირობებს, რათა ზემოთა და ქვემოთა კვარკებს აიძულონ, გახდნენ უფრო დამყოლნი.

მაგრამ udQM-ის ყველაზე დაბალენერგეტიკული მდგომარეობა მიუთითებს პერიოდული სისტემის კიდის მიღმა არსებული სტაბილური რეგიონებისკენ მიმავალ გზებს.

ძნელი სათქმელია, ზუსტად როგორ გამოიყურებიან ან იქცევიან ეს მძიმე ელემენტები, მაგრამ ნაკლებ სავარაუდოა, რომ ისინი სტანდარტულ წესებს ემორჩილებოდნენ.

ასევე არის შანსი, რომ udQM (ზემოთა-ქვემოთა კვარკების მატერია) მთელ სამყაროში დაძრწოდეს კოსმოსური გამოსხივების სახით და პოტენციურად, აქაც იყოს, დედამიწაზე. ანდაც, მათი შექმნა შესაძლებელი იყოს ნაწილაკთა ამაჩქარებელ მოწყობილობებში.

„თუკი გვეცოდინება, სად ვეძებოთ udQM მატერია, შესაძლოა, მივაღწიოთ ძველ მიზანს — კვარკის მატერიის გამოყენებას ენერგიის ახალ წყაროდ“, — ამბობენ მკვლევრები.

კვარკების სტაბილური წვეთები ისე არ უნდა იქცეოდნენ, როგორც პროტონებსა და ნეიტრონებში არსებული ჩვეულებრივი კვარკების გროვები, რომელთა დაბალი მასებიც მათი ადვილად კონტროლის პოტენციალს იძლევა.

კვარკის მატერიის რეაქტორები სამეცნიერო ფანტასტიკის ნარატივს წააგავს, მაგრამ თუ აღნიშნულმა კვლევამ შედეგი გამოიღო, ჰორიზონტზე შესაძლოა, გამოყენებითი ფიზიკის სრულიად ახალი დარგი გადაიშალოს.

კვლევა ჟურნალ Physical Review Letters-ში გამოქვეყნდა.

მომზადებულია Phys.org-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.