Egy fizikus pár olyan hatalmas szubatómiai esemény felfedezését jelentette be, hogy a kutatók azon tűnődtek, vajon túl veszélyes-e a nyilvánosságra hozatal.
A robbanásveszélyes esemény? A duó megmutatta, hogy két apró, az alsó kvarcnak nevezett részecske elméletileg összeolvadhat egy erős villanással. Az eredmény: nagyobb szubatómás részecske, egy második, nukleonnak nevezett tartalék részecske, és az energia teljes rendetlensége ömlött ki az univerzumba. Ez a "quarksplosion" a hidrogénbombák magjában zajló egyes magfúziós reakciók még erősebb szubatómiai analógja.
A kvarkok olyan apró részecskék, amelyek általában egymáshoz ragaszkodnak, és így képezik az atomokon belüli neutronokat és protonokat. Hat változatban vagy "ízben" érkeznek: fel, le, felül, alul, furcsa és bájjal.
Az szubatómiai szintű energetikai eseményeket megaelektronvoltokban (MeV) mérik, és amikor a két alsó kvark megolvad, a fizikusok megtalálják, egy óriási 138 MeV-t adnak. Ez körülbelül nyolcszor hatalmasabb, mint az egyéni magfúziós esemény, amely a hidrogénbombákban zajlik (a teljes méretű bombarobbanás ezekből az eseményekből milliárdokból áll). A H-bombák összekapcsolják a deuteronok és tritonokként ismert apró hidrogénmagokat, hogy héliummagokat hozzanak létre, az emberi arzenál legerősebb robbanásaival együtt. A Nukleáris Fegyverek Archívuma szerint a nukleáris fegyverekkel kapcsolatos kutatások és adatok gyűjtésére szolgáló weboldal szerint a bombák belsejében levő különféle reakciók mintegy 18 MeV-t bocsátanak ki. Ez sokkal kevesebb, mint az összeolvadó alsó kvarkok 138 MeV-ja.
"Be kell vallanom, hogy amikor először rájöttem, hogy egy ilyen reakció lehetséges, megijedtem" - mondta Marek Karliner, az izraeli Tel Aviv Egyetem kutatója a Live Science-nek. "De szerencsére ez egy trükk póni."
Akár olyan erősek, mint a fúziós reakciók, a fúzió egyetlen példánya önmagában egyáltalán nem veszélyes. A hidrogénbombák hatalmas erejüket a láncreakciókból származtatják - a sok és sok nukleáris anyag egymás utáni egyesítéséből fakad.
Karliner és Jonathan Rosner, a Chicagói Egyetem úgy döntött, hogy az ilyen láncreakció nem lehetséges az alsó kvarkokkal, és a közzététel előtt privát módon megosztották betekintésüket a kollégákkal, akik egyetértettek egymással.
"Ha mikrosekundum alatt azt gondoltam, hogy ennek bármilyen katonai alkalmazása van, akkor nem tettem volna közzé" - mondta Karliner.
A láncreakció kiváltásához a nukleáris bombagyártóknak nagy részecske-készletekre van szükségük. Az alsó kvarkok egyik fontos tulajdonsága lehetetlenné teszi számukra a készletek készítését: A létrehozásuk után csak egy picik másodperc alatt kivillannak a létezésükből, vagy egy olyan idő alatt, amíg egy sószem hosszúságának fele megtelik. Ezen időtartam eltelte után sokkal gyakoribb és kevésbé energikus szubatómás részecskékké bomlanak le, amelyeket up kvarcnak neveznek.
Lehetséges, hogy az alsó kvarcok egyetlen fúziós reakcióját generálják mérföldes részecskegyorsítókban - mondta a tudósok. De a gázpedálon belül sem lehetett olyan nagy tömegű kvarcokat összeállítani, hogy bármilyen károkat okozhassanak a világon - mondta a kutatók. Tehát nem kell aggódnia az alsó kvarcbombák miatt.
A felfedezés izgalmas ugyanakkor, mivel ez az első elméleti bizonyíték arra, hogy lehetséges a szubatomi részecskék összeolvasztása energiát felszabadító módon - mondta Karliner. Ez egy nagyon új terület a nagyon apró részecskék fizikájában, amelyet a CERN-ben, a Hadron-ütközőben, a genfi közeli hatalmas részecskefizikai laboratóriumban végzett kísérlet tette lehetővé.
Így tették fel a fizikusok ezt a felfedezést.
A CERN-nél a részecskék közel 17 mérföld hosszú (27 kilométer) földalatti gyűrűt közel fénysebességgel elcsúsztatják, mielőtt összetörtek egymással. A tudósok ezután nagy teljesítményű számítógépeket használnak az ütközések adatainak szitálására, és furcsa részecskék fordulnak elő ebből a kutatásból. Júniusban valami különösen furcsa felbukkanott az egyik ilyen ütközés adataiban: egy "kétszeresen elbűvölt" baryon, vagy a neutron és a proton terjedelmes unokatestvére, amely maga az "alsó" és "felső" kvarc két unokatestvére volt. úgynevezett "báj" kvarkok.
A bájkvarkok nagyon nehézek, összehasonlítva a protonokat és neutronokat alkotó leggyakoribb fel és le kvarkokkal. És amikor a nehéz részecskék egymáshoz kötődnek, tömegük egy nagy darabját kötőenergiává alakítják, és bizonyos esetekben egy csomó maradék energiát termelnek, amely kijut az univerzumba.
Amikor két varázskvarka megolvad, Karliner és Rosner megtalálta, a részecskék megközelítőleg 130 MeV energiával kötődnek és 12 MeV energiát szétcsapnak maradék energiában (a deuteron-triton fúzió energiájának kb. Kétharmadát). Ez a varázslatos fúzió volt az első olyan részecskék reakciója, amelyről valaha ilyen energiát bocsátottak ki, és ez a természettudományos folyóiratban tegnap (november 1-én) közzétett új tanulmány fő eredménye.
A két alsó kvark, amely 280 MeV energiával kötődik és 138 MeV-os energiát olvad, amikor még összeolvad, még energikusabb összeolvadása a második és hatalmasabb a felfedezett két reakció közül.
Mindeddig ezek a reakciók teljesen elméleti jellegűek, és ezeket nem mutatták ki laboratóriumban. Ennek a következő lépésnek azonban hamarosan meg kell jönnie. Karliner elmondta, hogy az elkövetkezõ pár évben elvárja, hogy az elsõ kísérletek a CERN-en megjelenjenek.
Szerkesztő megjegyzés: Ezt a cikket frissítették annak a megállapításnak a javítása érdekében, amely szerint a felső kvarkok neutronokat és protonokat alkotnak. A fel és le kvarkok protonokat és neutronokat alkotnak.
