Viquipèdia

Usuari:Pallares/Estranyeta

< Usuari:Pallares

Un strangelet (pronunciat /ˈstreɪndʒ.lɪt/ ) és una partícula hipotètica que consisteix en un estat lligat de nombres aproximadament iguals de quarks amunt, avall i estranys . Una descripció equivalent és que un strangelet és un petit fragment de matèria estranya, prou petit per ser considerat una partícula . La mida d'un objecte compost per matèria estranya podria, teòricament, variar des d'uns quants femtòmetres de diàmetre (amb la massa d'un nucli lleuger) fins a arbitràriament grans. Una vegada que la mida esdevé macroscòpica (de l'ordre de metres de diàmetre), aquest objecte sol s'anomena estrella estranya . El terme "strangelet" s'origina amb Edward Farhi i Robert Jaffe el 1984 . Els estranys poden convertir la matèria en matèria estranya en contacte. [1] S'han suggerit els estranys com a candidats a la matèria fosca . [2]

government amid an investigation into the MoDem's allegedly fraudulent employment of parliamentary assistangovernment amid an investigation into the MoDem's allegedly fraudulent employment of parliamentary assistan

Possibilitat teòrica

modifica

Hipòtesi de la matèria estranya

modifica

Les partícules conegudes amb quarks estranys són inestables. Com que el quark estrany és més pesat que els quarks amunt i avall, pot decaure espontàniament, mitjançant la interacció feble, en un quark amunt. En conseqüència, les partícules que contenen quarks estranys, com la partícula Lambda, sempre perden la seva estranyesa, en desintegrar-se en partícules més lleugeres que contenen només quarks amunt i avall.

Tanmateix, els estats condensats amb un nombre més gran de quarks poden no patir aquesta inestabilitat. Aquesta possible estabilitat contra la decadència és la " hipòtesi de la matèria estranya ", proposada per separat per Arnold Bodmer [3] i Edward Witten . [4] Segons aquesta hipòtesi, quan es concentra un nombre prou gran de quarks junts, l'estat d'energia més baix és aquell que té un nombre aproximadament igual de quarks amunt, avall i estranys, és a dir, un strangelet. Aquesta estabilitat es produiria a causa del principi d' exclusió de Pauli ; tenir tres tipus de quarks, en lloc de dos com en la matèria nuclear normal, permet col·locar més quarks en nivells d'energia més baixos.

Relació amb els nuclis

modifica

Un nucli és una col·lecció d'un gran nombre de quarks amunt i avall, confinats en triplets ( neutrons i protons ). Segons la hipòtesi de la matèria estranya, els estranys són més estables que els nuclis, de manera que s'espera que els nuclis es decain en estranys. Però aquest procés pot ser extremadament lent perquè hi ha una gran barrera energètica per superar: a mesura que la interacció feble comença a convertir un nucli en un strangelet, els primers quarks estranys formen barions estranys, com el Lambda, que són pesats. Només si es produeixen moltes conversions gairebé simultàniament, el nombre de quarks estranys arribarà a la proporció crítica necessària per aconseguir un estat d'energia més baix. És molt poc probable que això passi, de manera que, fins i tot si la hipòtesi de la matèria estranya fos correcta, mai es veuria que els nuclis decaïen en estranys perquè la seva vida útil seria més llarga que l'edat de l'univers. [5]

Mida

modifica

L'estabilitat dels estranys depèn de la seva mida. Això es deu a (a) la tensió superficial a la interfície entre la matèria dels quarks i el buit (que afecta els petits estranys més que els grans) i (b) el cribratge de les càrregues, que permet carregar petits strangelets, amb un núvol neutralitzador d'electrons. /positrons al seu voltant, però requereix grans estranys, com qualsevol gran peça de matèria, per ser elèctricament neutres al seu interior. La distància de cribratge de càrrega tendeix a ser de l'ordre d'uns quants femtòmetres, de manera que només els pocs femtòmetres exteriors d'un strangelet poden portar càrrega. [6]

Es desconeix la tensió superficial de la matèria estranya. Si és més petit que un valor crític (uns quants MeV per femtòmetre quadrat [7] ), aleshores els estranys grans són inestables i tendiran a fissionar-se en estranys més petits (les estrelles estranyes encara estarien estabilitzades per la gravetat). Si és més gran que el valor crític, els estranys es tornen més estables a mesura que es fan més grans.

Ocurrència natural o artificial

modifica

Tot i que els nuclis no es degraden en estranyes, hi ha altres maneres de crear strangelets, de manera que si la hipòtesi de la matèria estranya és correcta, hi hauria d'haver estranyes a l'univers. Hi ha almenys tres maneres de crear-los a la natura:

  • Cosmogònicament, és a dir, a l'univers primerenc quan es va produir la transició de fase de confinament QCD . És possible que es creïn estranyes juntament amb els neutrons i protons que formen la matèria ordinària.
  • Processos d'alta energia. L'univers està ple de partícules d'alta energia ( raigs còsmics ). És possible que quan xoquen entre si o amb estrelles de neutrons puguin proporcionar prou energia per superar la barrera energètica i crear estranys a partir de la matèria nuclear. Alguns van identificar esdeveniments de raigs còsmics exòtics, com l' esdeveniment de Price[Cal aclariment] amb una relació càrrega-massa molt baixa ja podrien haver registrat estranyes. [8]
  • Impactes dels raigs còsmics. A més de les col·lisions frontals de raigs còsmics, els raigs còsmics d'alta energia que afecten l'atmosfera terrestre poden crear estranys.

Aquests escenaris ofereixen possibilitats per observar estranyes. Si hi ha estranys que volen per l'univers, de tant en tant un strangelet hauria de colpejar la Terra, on apareixeria com un tipus exòtic de raig còsmic. Si es poden produir estranyes en col·lisions d'alta energia, llavors podrien ser produïts per col·lisionadors d'ions pesats.

Producció acceleradora

modifica

En acceleradors d'ions pesats com el Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), els nuclis xoquen a velocitats relativistes, creant quarks estranys i antiestranys que podria conduir a la producció de strangelets. La signatura experimental d'un strangelet seria la seva proporció molt alta de massa a càrrega, la qual cosa faria que la seva trajectòria en un camp magnètic fos molt propera, però no del tot, recta. La col·laboració STAR ha buscat estranys produïts al RHIC, [9] però no se'n va trobar cap. El Gran Col·lisionador d'Hadrons (LHC) és encara menys probable que produeixi estranyes, [10] però es planifiquen cerques [11] per al detector LHC ALICE .

Detecció basada en l'espai

modifica

L' espectròmetre magnètic alfa (AMS), un instrument que està muntat a l' Estació Espacial Internacional, podria detectar estranyes. [12]

Possible detecció sísmica

modifica

El maig de 2002, un grup d'investigadors de la Southern Methodist University va informar de la possibilitat que els estranys poguessin haver estat responsables dels esdeveniments sísmics registrats el 22 d'octubre i el 24 de novembre de 1993. [13] Els autors es van retractar més tard de la seva afirmació, després de trobar que el rellotge d'una de les estacions sísmiques tenia un gran error durant el període rellevant. [14]

S'ha suggerit que es creï el Sistema de Vigilància Internacional per verificar que el Tractat de Prohibició Completa dels Assajos Nuclears (CTBT) després de l'entrada en vigor pot ser útil com una mena d'"observatori estrany" utilitzant tota la Terra com a detector. L'IMS estarà dissenyat per detectar pertorbacions sísmiques anòmales de fins a 1 quilotona de TNT (4.2 TJ) alliberament d'energia o menys, i podria ser capaç de fer un seguiment dels estranys que passen per la Terra en temps real si s'aprofiten correctament.

Impactes sobre els cossos del Sistema Solar

modifica

S'ha suggerit que estranys de massa subplanetària (és a dir, meteorits pesats) perforarien planetes i altres objectes del Sistema Solar, donant lloc a cràters d'impacte que mostren trets característics. [15]

Perills

modifica

Si la hipòtesi de la matèria estranya és correcta, i si existeix un estrany estable carregat negativament amb una tensió superficial més gran que el valor crític esmentat anteriorment, aleshores un estrany més gran seria més estable que un de més petit. Una especulació que ha resultat de la idea és que un estrany que entra en contacte amb un tros de matèria ordinària podria convertir la matèria ordinària en matèria estranya. [16] [17]

Això no és una preocupació per als estranys dels raigs còsmics perquè es produeixen lluny de la Terra i han tingut temps de decaure fins al seu estat fonamental, que la majoria dels models prediuen amb càrrega positiva, de manera que són repel·lits electrostàticament pels nuclis i rarament ho farien. fusionar-se amb ells. [18] [19] D'altra banda, les col·lisions d'alta energia podrien produir estats estranys carregats negativament, que podrien viure el temps suficient per interactuar amb els nuclis de la matèria ordinària . [20]

The danger of catalyzed conversion by strangelets produced in heavy-ion colliders has received some media attention,[21] and concerns of this type were raised[16][22] at the commencement of the RHIC experiment at Brookhaven, which could potentially have created strangelets. A detailed analysis[17] concluded that the RHIC collisions were comparable to ones which naturally occur as cosmic rays traverse the Solar System, so we would already have seen such a disaster if it were possible. RHIC has been operating since 2000 without incident. Similar concerns have been raised about the operation of the LHC at CERN[23] but such fears are dismissed as far-fetched by scientists.[23][24][25]

En el cas d'una estrella de neutrons, l'escenari de conversió sembla molt més plausible. Una estrella de neutrons és en cert sentit un nucli gegant (20 km de diàmetre), unides per la gravetat, però és elèctricament neutre i, per tant, no repel·leix electrostàticament els estranys. Si un strangelet colpejava una estrella de neutrons, inicialment només en convertiria una petita regió, però aquesta regió creixeria i finalment consumiria tota l'estrella, creant una estranya estrella . [26]

Debat sobre la hipòtesi de la matèria estranya

modifica

La hipòtesi de la matèria estranya segueix sense demostrar-se. Cap recerca directa d'estranylets en raigs còsmics o acceleradors de partícules ha vist un strangelet.[cal citació] Si es pogués demostrar que algun dels objectes com les estrelles de neutrons té una superfície feta de matèria estranya, això indicaria que la matèria estranya és estable a pressió zero, la qual cosa justificaria la hipòtesi de la matèria estranya. Tanmateix, no hi ha proves sòlides de superfícies de matèria estranya a les estrelles de neutrons.

Un altre argument en contra de la hipòtesi és que, si fos cert, essencialment totes les estrelles de neutrons haurien d'estar fetes de matèria estranya i, en cas contrari, cap hauria de ser-ho. [27] Fins i tot si inicialment només hi hagués unes poques estrelles estranyes, esdeveniments violents com les col·lisions aviat crearien molts fragments de matèria estranya volant al voltant de l'univers. Com que la col·lisió amb un únic estrany convertiria una estrella de neutrons en matèria estranya, totes, menys algunes de les estrelles de neutrons formades més recentment, ja haurien d'haver estat convertides en matèria estranya.

Aquest argument encara es debat, [28] [29] [30] [31] però si és correcte, mostrar que una antiga estrella de neutrons té una escorça de matèria nuclear convencional desmentiria la hipòtesi de la matèria estranya.

A causa de la seva importància per a la hipòtesi de la matèria estranya, hi ha un esforç en curs per determinar si les superfícies de les estrelles de neutrons estan fetes de matèria estranya o de matèria nuclear . Actualment l'evidència afavoreix la matèria nuclear. Això prové de la fenomenologia dels esclats de raigs X, que s'explica bé en termes d'escorça de matèria nuclear, [32] i de la mesura de vibracions sísmiques en magnetars . [33]

En la ficció

modifica
  • Un episodi d' Odissea 5 va presentar un intent de destruir el planeta creant intencionadament estranys carregats negativament en un accelerador de partícules . [34]
  • El docudrama de la BBC End Day presenta un escenari en què un accelerador de partícules explota a la ciutat de Nova York, creant un estrany i iniciant una reacció en cadena catastròfica que destrueix la Terra.
  • La història A Matter Most Strange de la col·lecció Indistingible from Magic de Robert L. Forward tracta de la fabricació d'un strangelet en un accelerador de partícules .
  • Impact, publicat el 2010 i escrit per Douglas Preston, tracta d'una màquina alienígena que crea estranyes. Els estranys de la màquina impacten la Terra i la Lluna i hi passen.
  • La novel·la Fobos, publicada l'any 2011 i escrita per Steve Alten com a tercera i última part de la seva trilogia Domini, presenta una història de ficció on es creen estranys sense voler a l' LHC i escapen d'ell per destruir la Terra.
  • A la novel·la de comèdia negra Humans de Donald E. Westlake de 1992, un Déu irritat envia un àngel a la Terra per provocar l' Armageddon mitjançant l'ús d'un estrany creat en un accelerador de partícules per convertir la Terra en una estrella quark.
  • A la pel·lícula Quantum Apocalypse del 2010, un estrany s'acosta a la Terra des de l'espai.
  • A la novel·la El lladre quàntic de Hannu Rajaniemi i la resta de la trilogia, els estranys s'utilitzen principalment com a armes, però durant un primer projecte per terraformar Mart, es va utilitzar un per convertir Fobos en un "sol" addicional.

[[Categoria:Física teòrica]] [[Categoria:Mecànica quàntica]] [[Categoria:Física nuclear]] [[Categoria:Història de la física]] [[Categoria:Història de l'astronomia]] [[Categoria:Mecànica celeste]] [[Categoria:Astrofísica]] [[Categoria:Pàgines amb traduccions sense revisar]]

  1. ↑ Farhi, Edward; Jaffe, R. L. Physical Review D, 30, 11, 1984, pàg. 2379–2390. Bibcode: 1984PhRvD..30.2379F. DOI: 10.1103/PhysRevD.30.2379.
  2. ↑ Witten, Edward Physical Review D, 30, 2, 1984, pàg. 272–285. Bibcode: 1984PhRvD..30..272W. DOI: 10.1103/PhysRevD.30.272.
  3. ↑ Bodmer, A.R. Physical Review D, 4, 6, 15-09-1971, pàg. 1601–1606. Bibcode: 1971PhRvD...4.1601B. DOI: 10.1103/PhysRevD.4.1601.
  4. ↑ Witten, Edward Physical Review D, 30, 2, 15-07-1984, pàg. 272–285. Bibcode: 1984PhRvD..30..272W. DOI: 10.1103/PhysRevD.30.272.
  5. ↑ Norbeck, E.; Onel, Y. Journal of Physics: Conference Series, 316, 1, 2011, pàg. 012034–2. Bibcode: 2011JPhCS.316a2034N. DOI: 10.1088/1742-6596/316/1/012034 [Consulta: free].
  6. ↑ Heiselberg, H. Physical Review D, 48, 3, 1993, pàg. 1418–1423. Bibcode: 1993PhRvD..48.1418H. DOI: 10.1103/PhysRevD.48.1418. PMID: 10016374.
  7. ↑ Alford, Mark G.; Rajagopal, Krishna; Reddy, Sanjay; Steiner, Andrew W. Physical Review D, 73, 11, 2006, pàg. 114016. arXiv: hep-ph/0604134. Bibcode: 2006PhRvD..73k4016A. DOI: 10.1103/PhysRevD.73.114016.
  8. ↑ Banerjee, Shibaji; Ghosh, Sanjay K.; Raha, Sibaji; Syam, Debapriyo Physical Review Letters, 85, 7, 2000, pàg. 1384–1387. arXiv: hep-ph/0006286. Bibcode: 2000PhRvL..85.1384B. DOI: 10.1103/PhysRevLett.85.1384. PMID: 10970510.
  9. ↑ Abelev, B. I.; Aggarwal, M. M.; Ahammed, Z.; Anderson, B. D.; Arkhipkin, D.; 29 Physical Review C, 76, 1, 2007, pàg. 011901. arXiv: nucl-ex/0511047. Bibcode: 2007PhRvC..76a1901A. DOI: 10.1103/PhysRevC.76.011901.
  10. ↑ Ellis, John; Giudice, Gian; Mangano, Michelangelo; Tkachev, Igor; Wiedemann, Urs Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics, 35, 11, 2008. arXiv: 0806.3414. Bibcode: 2008JPhG...35k5004E. DOI: 10.1088/0954-3899/35/11/115004. CERN record Arxivat 2018-09-28 a Wayback Machine..
  11. ↑ Sadovsky, S. A.; Kharlov, Yu. V.; Angelis, A. L. S.; Gładysz-Dziaduš, E.; Korotkikh, V. L. Physics of Atomic Nuclei, 67, 2, 2004, pàg. 396–405. arXiv: nucl-th/0301003. Bibcode: 2004PAN....67..396S. DOI: 10.1134/1.1648929.
  12. ↑ Sandweiss, J. Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics, 30, 1, 2004, pàg. S51–S59. Bibcode: 2004JPhG...30S..51S. DOI: 10.1088/0954-3899/30/1/004.
  13. ↑ Anderson, D. P.; Rajagopal, Krishna; Reddy, Sanjay; Steiner, Andrew The Bulletin of the Seismological Society of America, 93, 6, 2003, pàg. 2363–2374. arXiv: astro-ph/0205089. Bibcode: 2003BuSSA..93.2363A. DOI: 10.1785/0120020138.
  14. ↑ Herrin, Eugene T.; Rosenbaum, Doris C.; Teplitz, Vigdor L.; Steiner, Andrew Physical Review D, 73, 4, 2006, pàg. 043511. arXiv: astro-ph/0505584. Bibcode: 2006PhRvD..73d3511H. DOI: 10.1103/PhysRevD.73.043511.
  15. ↑ Rafelski, Johann; Labun, Lance; Birrell, Jeremiah; Steiner, Andrew Physical Review Letters, 110, 11, 2013, pàg. 111102. arXiv: 1104.4572. Bibcode: 2011arXiv1104.4572R. DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.111102. PMID: 25166521 [Consulta: 13 novembre 2011].
  16. ↑ 16,0 16,1 Dar, A.; De Rujula, A.; Heinz, Ulrich; Steiner, Andrew Physics Letters B, 470, 1–4, 1999, pàg. 142–148. arXiv: hep-ph/9910471. Bibcode: 1999PhLB..470..142D. DOI: 10.1016/S0370-2693(99)01307-6.
  17. ↑ 17,0 17,1 Jaffe, R. L.; Busza, W.; Wilczek, F.; Sandweiss, J. Reviews of Modern Physics, 72, 4, 2000, pàg. 1125–1140. arXiv: hep-ph/9910333. Bibcode: 2000RvMP...72.1125J. DOI: 10.1103/RevModPhys.72.1125.
  18. ↑ Madsen, Jes; Rajagopal, Krishna; Reddy, Sanjay; Steiner, Andrew Physical Review Letters, 85, 22, 2000, pàg. 4687–4690. arXiv: hep-ph/0008217. Bibcode: 2000PhRvL..85.4687M. DOI: 10.1103/PhysRevLett.85.4687. PMID: 11082627.
  19. ↑ Strangelets in Cosmic Rays, 2006. 
  20. ↑ Schaffner-Bielich, Jürgen; Greiner, Carsten; Diener, Alexander; Stöcker, Horst Physical Review C, 55, 6, 1997, pàg. 3038–3046. arXiv: nucl-th/9611052. Bibcode: 1997PhRvC..55.3038S. DOI: 10.1103/PhysRevC.55.3038.
  21. ↑ Robert Matthews New Scientist, 28-08-1999 [Consulta: 25 abril 2019].
  22. ↑ Wagner, Walter L. Scientific American, 281, 1, 1999, pàg. 8. JSTOR: 26058304.
  23. ↑ 23,0 23,1 Dennis Overbye , 29-03-2008.
  24. ↑ «Safety at the LHC». Arxivat de l'original el 2008-05-13. [Consulta: 11 juny 2008].
  25. ↑ J. Blaizot et al., "Study of Potentially Dangerous Events During Heavy-Ion Collisions at the LHC", CERN library record Arxivat 2019-04-02 a Wayback Machine. CERN Yellow Reports Server (PDF)
  26. ↑ Alcock, Charles; Farhi, Edward; Olinto, Angela Astrophysical Journal, 310, 1986, pàg. 261. Bibcode: 1986ApJ...310..261A. DOI: 10.1086/164679.
  27. ↑ Caldwell, R.R.; Friedman, John L. Physics Letters B, 264, 1–2, 1991, pàg. 143–148. Bibcode: 1991PhLB..264..143C. DOI: 10.1016/0370-2693(91)90718-6.
  28. ↑ Alford, Mark G.; Rajagopal, Krishna; Reddy, Sanjay; Steiner, Andrew Physical Review Letters, 90, 12, 2003, pàg. 121102. arXiv: astro-ph/0211597. Bibcode: 2003PhRvL..90l1102M. DOI: 10.1103/PhysRevLett.90.121102. PMID: 12688863.
  29. ↑ Balberg, Shmuel; Rajagopal, Krishna; Reddy, Sanjay; Steiner, Andrew Physical Review Letters, 92, 11, 2004, pàg. 119001. arXiv: astro-ph/0403503. Bibcode: 2004PhRvL..92k9001B. DOI: 10.1103/PhysRevLett.92.119001. PMID: 15089181.
  30. ↑ Madsen, Jes; Rajagopal, Krishna; Reddy, Sanjay; Steiner, Andrew Physical Review Letters, 92, 11, 2004, pàg. 119002. arXiv: astro-ph/0403515. Bibcode: 2004PhRvL..92k9002M. DOI: 10.1103/PhysRevLett.92.119002.
  31. ↑ Madsen, Jes Physical Review D, 71, 1, 2005, pàg. 014026. arXiv: astro-ph/0411538. Bibcode: 2005PhRvD..71a4026M. DOI: 10.1103/PhysRevD.71.014026.
  32. ↑ Heger, Alexander; Cumming, Andrew; Galloway, Duncan K.; Woosley, Stanford E. The Astrophysical Journal, 671, 2, 2007, pàg. L141. arXiv: 0711.1195. Bibcode: 2007ApJ...671L.141H. DOI: 10.1086/525522.
  33. ↑ Watts, Anna L.; Reddy, Sanjay Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 379, 1, 2007, pàg. L63. arXiv: astro-ph/0609364. Bibcode: 2007MNRAS.379L..63W. DOI: 10.1111/j.1745-3933.2007.00336.x.
  34. ↑ Odyssey 5: Trouble with Harry Arxivat 2019-09-30 a Wayback Machine., an episode of the Canadian science fiction television series Odyssey 5 by Manny Coto (2002)
Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Usuari:Pallares/Estranyeta&oldid=31106836»