Hypotetisk partikkelkalender: 8. desember – Strangelet

Hvilke partikler finnes i naturen? Vi vet om en hel del – men vi vet også at det må være flere igjen å finne. [Bilde: http://www.particlezoo.net]

Strangelets – et sært stoff som kan spise hele universet?

Vi vet i dag omtrent hvilke partikler naturen består av. Samtidig er det mange mysterier igjen å forstå, og flere av dem antyder at det finnes enda flere partikler der ute enn de vi har oppdaget hittil. Men hvilke? Hva slags egenskaper må de ha, hvordan kan de lages, og ikke minst hvordan kan de eventuelt oppdages? I den stille adventstid gir kollokvium deg en hypotetisk partikkel hver dag, og ser fremover mot de store oppdagelsene fysikere kan håpe å gjøre i årene som kommer.

Dagens hypotetiske «partikkel» er kanskje mer av en hypotetisk klump, men den er så kul – og har skapt så mye hysteri – at vi tar den med for det. Vi snakker om en strangelet – en særklump – som hvis man skal tro dommedagsprofetene (og det skal man ikke) kan bety slutten på alt hvis den faktisk finnes.

Vi begynner på begynnelsen. Et proton består av to oppkvarker og en nedkvark. Kunne det ikke i steden vært en oppkvark, en nedkvark og en særkvark? Særkvarken er den tredje letteste kvarken, forøvrig, etter opp og ned.

???

Jo, det kunne det godt, og resultatet blir et såkalt Lambda-baryon – en partikkel som ikke er hypotetisk i det hele tatt, men som blir brukt og studert i mange av verdens partikkelfysikklaboratorier. Men hva skjer hvis du lar lambda’en få ligge i ro litt? Jo, den blir til et proton, ved at særkvarken omdannes til en oppkvark og det samtidig spyttes ut et pion. Grunnen til dette er nettopp at særkvarken er tyngre enn opp og ned, og at naturen dermed kan vinne energi på å omdanne den tunge til den lette. Den liker rett og slett å gjøre sånt.

Men: Det er tross alt kvantefysiske partikler vi snakker om her, og de har som vanlig noe rart oppe i ermet. Hva om vi dyttet flere lambda-partikler inn i hverandre? Det burde være mulig – slik som pentakvarken vi så på 5. desember burde være mulig. I såfall havner alle kvarkene i en eneste suppe – opp’er, ned’er og sær’er, og da må de adlyde noe som heter Paulis ekskusjonsprinsipp. Kort fortalt: Partiklene må ligge oppå hverandre, som stenene i en pyramide. En pyramide for hver type kvark. Noen særkvarker vil nok henfalle til opp’er, men opp’ene må etter hvert stables høyt oppe mens sær’er kan ligge på bakken. Før eller siden nås det en balanse der naturen ikke vinner noe energi på å omdanne særkvarkene lenger, og vi får en stabil klump av stoff med særkvarker i – en særklump altså, eller en strangelet. 

Vi regner faktisk med at denne typen stoff kan finnes inne i midten av noen nøytronstjerner, men da er det knappest snakk om partikler lenger så det får vi ta en annen gang…

Strangelets. Strangely scary – or just scarily strange? (Beklager, klarte ikke å lage en norsk versjon av den der…)

Men hva var dette med å spise hele universet? Jo: Noen kreative sjeler har tenkt på muligheten for at hvis denne typen stoff først dannes, så kan den være enda mer stabil enn protonene og nøytronene. Den blir ikke til av seg selv fordi det kreves mye energi å lage særkvarkene og å dytte dem sammen, men hvis den først er der så er den superoptikjempefantafenomenalistisk stabil. I såfall vil det kunne frigis en stor mengde energi når den først blir til, og denne energien kan brukes til å lage særklumper av alt stoff rundt også. Som i tur skaper flere særklumper – og så videre. Denne kjedereaksjonen vil kunne spre seg utover hele planteter, solsystemer og kanskje hele universet.

Her har vi for lengst hoppet fra «hypotetisk som i kanskje mulig» til «hypotetisk som i noe bare Science Fiction kan elske» – og det gjør de da også. Strangelets dukker opp som skumle skurker i serier som Odyssey 5 og BBCs End Day, og i Steve Altens relativt nye bok Phobos.

Dessverre dukker strangelets også av og til opp i overpopulariserte skrekkscenarier rundt oppstarten av nye partikkelakseratorer. Ideen er at de «enorme» energimengdene som frigjøres når partikler eller atomkjerner smelles sammen kanskje kan lage en særklump, og dermed starte en kjedereaksjon som spiser planeten. Både rundt oppstarten av RHIC i 1999 og LHC i 2008 svirret det slike rykter, og en del mennesker ble unødig skremt. Vi ser jo nå, etter at begge maskinene har vært i drift i årevis, at det ikke var noe å bekymre seg for – men hvordan visste vi det på forhånd? Sånn rent bortsett fra at vi ikke har noen hint om at det i det hele tatt kan finnes særklumper, og at ingenting tyder på at de faktisk skal kunne danne stabilt stoff, og dernest ingenting som tyder på at denne blir såpass ultrastabil at det kan bli en kjedereaksjon av det, så har vi dessuten kosmisk stråling. Jorden, og alle de andre planetene, bombarderes hele tiden av stråling med superhøy energi – mye høyere enn vi noen sinne vil kunne lage i et laboratorium. Dersom det skulle kunne skje noe skummelt i kollisjoner av LHC-typen, så ville naturen for lengst ha ordnet det selv. De «enorme» energimengdene LHC skryter av er faktisk ikke så enorme likevel – bare «enorme» i forhold til hva vi har klart å lage før i maskiner. Naturen selv er fortsatt tøffest.

Så altså: Strangelets er nok relativt hypotetiske klumper, men morsomme til bruk i science fiction og eksamensoppgaver i partikkelfysikk. Husk gjerne det neste gang noen prøver å skremme deg med å forutse verdens undergang…

2 comments

  1. AnneS · desember 12, 2012

    Morsom adventskalender, nesten ikke til å forstå at det finnes 24 partikler dere ennå ikke har funnet. Men du må bytte ut X. desember i 4. avsnitt med 10. desember (eller med det tallet du faktisk mente…). Kanskje en link til pentakvarken også?
    Anne S

    • Bjørn H. Samset · desember 12, 2012

      Hei sann – her må jeg ha mistet en oppdatering. Takk – fikser feilene med en gang.

      Og takk for positiv tilbakemelding 🙂

      Bjørn

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter picture

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+ photo

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s