¿Podrían todavía los bariones no observados constituir materiales de construcción útiles?

El escenario es una historia de ciencia ficción ambientada aproximadamente 500 años en el futuro.

Mirando Wikipedia, veo una serie de bariones que hasta ahora nunca se han observado. Estoy interesado en explorar este tema y me pregunto si esos bariones podrían tener propiedades útiles para tecnologías futuristas.

Primero, ¿podrían esas partículas ser lo suficientemente estables como para permitir construir cosas con ellas, y sería posible fabricarlas en el futuro? En caso afirmativo, ¿podrían utilizarse potencialmente para construir materiales de muy alta resistencia, muy baja o muy alta masa, etc.?

Por ejemplo, un material de baja masa y alta resistencia hecho de bariones manufacturados podría ser útil para construir vehículos militares o como protección. Un material de alta resistencia pero transparente podría ser utilizado como ventanas en buques de guerra. O cualquier otra propiedad relacionada con la flexión, conductividad eléctrica, etc.

Lo que realmente estoy preguntando es, ¿cuánta flexibilidad (basado en nuestro conocimiento actual) me ofrecen esos bariones no observados para imaginar tecnologías futuristas?

Agitar a mano algún elemento químico más pesado e inesperadamente estable hecho de protones y neutrones habituales es mucho más seguro. Una nueva isla de estabilidad todavía es posible (o al menos sin control).

Respuestas (4)

De todos los bariones enumerados en la página que cita, los únicos dos que tienen una vida útil que no termina con un exponencial negativo son el protón y el neutrón. Todos los demás viven para algo como 10 10 segundos como máximo.

Si las estadísticas importan, y lo respaldamos con la evidencia empírica de que ninguno de ellos se ha observado todavía en nuestro mundo de "baja energía" (es decir, el mundo que vemos fuera de los aceleradores de partículas), apostaría a que ninguno de los que aún no se ha observado. los bariones vivirán más que sus primos.

Por lo tanto, ninguno de ellos en sí mismo será adecuado para hacer algo más que ayudar a su buscador a publicar un artículo sobre física de partículas y tal vez ser citado en alguna revista popular.

¿Qué pasaría si se descubriera que son metaestables en combinaciones que ocurren artificialmente con otros bariones, como los neutrones que se estabilizan cuando están en un núcleo atómico?
@nick012000, digamos que es posible: ¿dónde están?
@ nick012000 Incluso si encuentra algunas especies metaestables, seguirá siendo difícil (hablando de energía y tecnología) crearlas en cantidades visibles. (2) Los neutrones tienen el lujo de ser solo un poco más pesados ​​que el protón, por lo que puede ocultar la diferencia en la energía de enlace del núcleo. Por eso parecen estables. Cualquier otro barión es MUCHO más pesado y necesitas algunas energías de unión locas para mantenerlo estable. La interacción fuerte no ayuda aquí, la gravedad, tal vez, en una estrella de neutrones escala.

Es extremadamente improbable. Ampliando la respuesta de L.Dutch: el hecho de que estos bariones no se hayan descubierto en absoluto refuta la idea de que podrían ser estables. Si fueran estables, habría toneladas de ellos por todas partes y los habríamos detectado fácilmente. Se podría decir que podrían ser solo un poco inestables; tal vez tengan vidas medias de millones de años. Ninguno creado en el Big Bang seguiría existiendo, pero los nuevos que creemos en los aceleradores de partículas durarían miles de años. Excepto que esto tampoco funciona. Todos los días, innumerables rayos cósmicos impactan en la atmósfera superior de la Tierra con más energía que cualquier acelerador de partículas. Si estos bariones pudieran crearse a niveles de energía que pudiéramos alcanzar en un laboratorio, deberíamos verlos formándose naturalmente en la atmósfera superior. Ahora puedes decir que incluso estas colisiones no son No lo suficientemente fuerte. Pero esto también, realmente no funciona. Vemos muchos fenómenos cósmicos con mucha más energía que las interacciones de rayos cósmicos que mencioné anteriormente. Agujeros negros supermasivos que acumulan materia, cuásares que expulsan chorros de partículas e hipernovas, por nombrar algunos. Y, sin embargo, todavía no vemos que se creen estos bariones. Por lo tanto, parece que todos son inestables o que no pueden crearse simplemente aplastando partículas.

Esto abre una última posibilidad que puede funcionar. Tal vez haya alguna otra técnica en la que nadie haya pensado, además de romper cosas en un acelerador de partículas, que realmente funcione. Pero esto parece el tipo de cosa que es tan hipotética que bien podría ser mágica.

"refuta la idea de que podrían ser estables" -> "es una buena evidencia de que nunca podrían ser estables"
Para ser justos, casi todas las cosas que dijiste hoy eran mágicas hace un par de cientos de años.
Solo para asegurarme, estoy completamente de acuerdo con tu respuesta (+1 y todo).

La construcción es sencilla

Si estas partículas realmente existen, no se han observado, esto significa que son:

A. Son inestables y existirían solo por una pequeña fracción de segundo (como se mencionó en otras respuestas).

B. Por alguna otra razón son difíciles de detectar, o sea, no tienen interacciones fuertes con otras partículas u ondas que podemos observar.

Entonces, si hubiera un tipo estable de partícula no observada que fuera un material útil para construir cosas, entonces podría observarse por la forma en que desea que interactúe con el mundo físico. Así que este tipo de utilidad está fuera de discusión.

Sin embargo ...

La tecnología a veces se basa en otras cosas además de construir cosas. Si se creara una tecnología que pudiera detectar las partículas no detectadas anteriormente, solo las personas con acceso a esta tecnología podrían observarlas. Esto los convierte en excelentes candidatos para comunicar cosas, quizás cosas secretas.

Por ejemplo, las ondas de radio son invisibles para nosotros, pero si tenemos la tecnología, podemos usarlas para transmitir señales entre ubicaciones remotas. El hecho de que ahora tenga una partícula casi invisible podría hacer evolucionar tecnologías que dependen de la dificultad que otros tendrían para detectarla.

Mucha ciencia ficción (y, por supuesto, la historia real) se basa en la restricción de tecnologías disruptivas.
Tampoco olvidemos la posibilidad de que estas partículas puedan interactuar entre sí, por lo que crear grandes cantidades de ellas (utilizando la tecnología probada de handwavium) podría crear materiales que tengan algunas interacciones muy interesantes con nuestro mundo normal (así que más handwavium) .

La materia que existe a "bajas temperaturas" es estable solo en la primera etapa generacional de la materia. Aquí "bajo" es muy relativo y en este sentido millones de Kelvin todavía se consideran baja temperatura.

La primera generación de materia está compuesta por tres partículas: quarks Up y Down y electrones, por lo que no es casualidad que estos sean los únicos tipos de materia que observamos en el día a día. Tenga en cuenta que los quarks de materia forman estados ligados en tres y solo hay dos combinaciones posibles con dos quarks; que se conocen como el protón y el neutrón.

A diferencia de los productos químicos, formados por numerosos átomos que pueden ocupar estados de enlace de colección casi infinitos, restringidos por una gran cantidad de factores. Los quarks de materia (que comprenden bariones) tienen solo un estado ligado llamado triplete que involucra exactamente tres quarks. Para todas las interacciones, si la descomposición es energéticamente favorable, el enlace se romperá y los constituyentes se ordenarán en la configuración de energía más baja posible. Los quarks no son diferentes; Los estados ligados de alta masa muy energéticos, como los bariones Xi o Sigma, decaerán rápidamente; de ​​hecho, esta disolución es tan rápida que solo el signo revelador de su existencia es la forma en que se observa que sus constituyentes de baja energía se mueven hacia los detectores dentro de los aceleradores de partículas. .

Entonces, a menos que haya alguna física no observada muy extraña que permita que los quarks de baja energía ocupen estados ligados distintos de los tripletes, o un mecanismo que prohíba que los quarks ligados de alta energía se descompongan y, por lo tanto, ocupen estados metaestables, entonces es simplemente imposible para cualquier que existan otros bariones estables.

Dado que hemos estado buscando estados exóticos de la materia durante la mayor parte de medio siglo, y dado que el número de interacciones disponibles es muy bajo, es bastante razonable suponer que ya habríamos observado otros bariones estables.

Los posibles escenarios ficticios que podrían permitir que los análogos físicos entren en juego podrían ser un evento en el que se desgarra un agujero negro. Siendo realistas, este evento nunca se ha observado y actualmente es teóricamente imposible. Sin embargo, si tal evento pudiera ocurrir, es concebible que bariones estables masivos pudieran emerger en una analogía similar a cómo los elementos pesados ​​estables emergen de las supernovas y las colisiones de estrellas de neutrones.