Новая форма вещества может быть за пределами периодической таблицы

В настоящее время самым тяжелым элементом периодической таблицы является оганессон с атомной массой 294. Он получил официальное название в 2016 году. Как и каждый элемент периодической таблицы, оганессон всю свою массу получает от протонов и нейтронов (типов барионов), которые сами состоят из трех кварков каждый.

Важная деталь всей известной барионной материи в том, что ее кварки так крепко держатся за счет сильной силы, что их нельзя разделить. Частицы, созданные связанными кварками (вроде протона и нейтрона), называются адронами, соответственно и барионная материя, ими образованная, называется адронной.

Но оганессон может быть последним в своем роде. В новой работе ученые прогнозируют, что элементы с массой более 300 могут состоять из свободно текущих «верхних» и «нижних» кварков — таких же, из которых состоят протоны и нейтроны, только не связанных по три. Новый тип материи, «вещества из верхних и нижних кварков», или udQM, будет стабильным для чрезвычайно тяжелых элементов, которые могут существовать за пределами нынешней периодической таблицы. Если произвести ее на Земле, кварковая материя может стать новым источником энергии.

Возможность того, что тяжелая барионная материя имеет udQM в качестве основного состояния, а не адроны, была описана в работе Боба Холдома, Цзина Рена и Чэна Чжана в Physical Review Letters.

Идея о том, что какое-то кварковое вещество может лечь в основу барионной материи, не нова. В знаменитой статье 1984 года физик Эдвард Виттен предположил, что странная кварковая материя (SQM) может сыграть эту роль. Однако SQM состоит из сопоставимых сумм верхних, нижних и странных кварков. Одним из новых результатов последнего исследования стало то, что кварковая материя без странных кварков, или udQM, имеет более низкую объемную энергию на барион, чем SQM или адронная материя, что делает ее энергетически предпочтительнее.

«Физики искали SQM десятилетиями. По нашим сведениям, многие поиска могли проводиться не в тех местах», заявили ученые. Если udQM удастся найти и произвести, она может стать новым источником энергии.