Pari fyysikkoa ilmoitti löytävänsä niin voimakkaan alaatomisen tapahtuman, että tutkijat ihmettelivät, onko julkistaminen liian vaarallista.
Räjähtävä tapahtuma? Duo osoitti, että kaksi pientä partikkeliä, joita kutsutaan pohjakvarkeiksi, voisivat teoreettisesti sulautua yhteen voimakkaassa salamassa. Tulos: suurempi subatominen hiukkanen, toinen ydinosaksi kutsuttu varaosapartikkeli ja koko sekoitus energiaa, joka valuu maailmankaikkeuteen. Tämä "quarksplosion" olisi vielä tehokkaampi subatominen analogi yksittäisille ydinfuusioreaktioille, jotka tapahtuvat vetypommien ytimissä.
Kvarkit ovat pieniä hiukkasia, joiden havaitaan yleensä takertuvan toisiinsa atomien sisällä olevien neutronien ja protonien muodostamiseksi. Niitä on kuusi versiota tai "makua": ylös, alas, ylhäältä, alhaalta, outo ja viehätys.
Subatomiatason energiatapahtumat mitataan megaelektronvolteina (MeV), ja kun kaksi pohjakvarkkia sulautuvat, fyysikot löysivät, ne tuottavat mahtavaan 138 MeV: n. Se on noin kahdeksan kertaa voimakkaampi kuin yksi yksittäisistä vetypommeissa tapahtuvista ydinfuusiotapahtumista (täysimittainen pommi räjähtää koostuessa miljardeista näistä tapahtumista). H-pommit sulavat yhteen pieniä deuteroneiksi ja tritoneiksi kutsuttuja vetyydimiä muodostamaan heliumydimiä yhdessä ihmisen arsenaalin voimakkaimpien räjähdysten kanssa. Mutta jokainen noista yksittäisistä reaktioista pommien sisällä vapauttaa vain noin 18 MeV, Ydinasearkiston mukaan, verkkosivusto, joka on omistettu tutkimukselle ja tiedolle ydinaseista. Se on paljon vähemmän kuin sulavien pohjakvarkkien '138 MeV.
"Minun on myönnettävä, että kun ensin tajusin, että tällainen reaktio oli mahdollista, pelkäsin", Israelin Tel Aviv -yliopiston tutkija Marek Karliner kertoi Live Sciencelle. "Mutta onneksi se on yhden tempun poni."
Niin voimakkaita kuin fuusioreaktiot ovat, yksittäinen fuusioesitys itsessään ei ole ollenkaan vaarallista. Vetypommit saavat valtavan voimansa ketjureaktioista - erien ja ytimien asteittaisesta fuusiosta kerralla.
Karliner ja Jonathan Rosner Chicagon yliopistosta päättivät, että tällainen ketjureaktio ei olisi mahdollinen pohjakvarkojen kanssa, ja jakoivat ennen julkaisemistaan yksityisesti näkemyksensä kollegoiden kanssa, jotka olivat yhtä mieltä.
"Jos ajattelin mikrosekunnin ajan, että sillä olisi sotilaallisia sovelluksia, en olisi julkaissut sitä", Karliner sanoi.
Ketjureaktion käynnistämiseksi ydinpommivalmistajat tarvitsevat suuria hiukkasvarastoja. Ja tärkeiden pohjakvarkkien ominaisuus tekee niistä mahdoton varastoida: Ne pilkottavat olemassaolostaan vain yhden pikosekunnin jälkeen luomisestaan tai suunnilleen kuluneeseen aikaan, joka kuluu puolen yhden suolajyvän pituuteen. Tämän ajanjakson jälkeen ne hajoavat paljon yleisemmäksi ja vähemmän energiseksi subatomiseksi hiukkaseksi, joka tunnetaan ylös kvarkkina.
Voi olla mahdollista tuottaa pohjakiveiden yksittäisiä fuusioreaktioita mailin mittaisten hiukkaskiihdyttimien sisällä, tutkijat sanoivat. Mutta jopa kiihdyttimen sisällä ei voitu koota riittävän suurta määrää kvarkeja vahingoittaakseen maailmaa, tutkijat sanoivat. Joten ei tarvitse huolehtia pohjapään pommeista.
Löytö on kuitenkin jännittävää, koska se on ensimmäinen teoreettinen todiste siitä, että subatomiset hiukkaset on mahdollista sulauttaa yhteen tavalla, joka vapauttaa energiaa, Karliner sanoi. Se on aivan uusi alue hyvin pienten hiukkasten fysiikassa, jonka mahdolliseksi suorittaa kokeilu CERNissä sijaitsevassa suuressa hadronin kolarittimessa, massiivisessa hiukkasfysiikan laboratoriossa lähellä Geneveä.
Näin fyysikot löysivät tämän löytön.
CERN: ssä hiukkaset vetoketjuvat 17 mailin pituisen (27 km) maanalaisen renkaan ympärille lähes valon nopeudella ennen murskaamista toisiinsa. Sitten tutkijat käyttävät tehokkaita tietokoneita seuloakseen törmäyksistä saatavia tietoja, ja tutkimuksesta syntyy joskus outoja hiukkasia. Yhden tällaisen törmäyksen tiedoissa ilmeni kesäkuussa jotain erityisen omituista: "kaksinkertaisesti hurmastettu" baryon tai neutronin ja protonin tilaa vievä serkku, joka itse koostui kahdesta "pohja" ja "ylä" kvarkin serkusta. tunnetaan nimellä "charm" kvarkeja.
Nyt viehätyskvarkit ovat erittäin raskaita verrattuna yleisempiin ylös ja alas kvarkeihin, jotka muodostavat protoneja ja neutroneja. Ja kun raskaat hiukkaset sitoutuvat toisiinsa, ne muuntavat suuren osan massastaan sitovaksi energiaksi ja tuottavat joissain tapauksissa joukon jäljellä olevaa energiaa, joka pakenee maailmankaikkeuteen.
Kun kaksi viehättävää kvarkkia sulautuvat, Karliner ja Rosner löysivät, hiukkaset sitoutuvat noin 130 MeV: n energialla ja sylkevät 12 MeV: n jäljellä olevaan energiaan (noin kaksi kolmasosaa deuteron-triton-fuusion energiasta). Tämä hurmattu fuusio oli ensimmäinen hiukkasten reaktio tällä mittakaavalla, jonka on koskaan havaittu lähettävän energiaa tällä tavalla, ja se on uuden tutkimuksen, joka julkaistiin eilen (1. marraskuuta) Nature-lehdessä, otsikotulos.
Kaksi pohjakvarkkia, jotka sitoutuvat 280 MeV: n energialla ja spittivät ulos 138 MeV: n, vielä energinen sulautuminen on toinen ja tehokkaampi löydetyistä kahdesta reaktiosta.
Toistaiseksi nämä reaktiot ovat täysin teoreettisia, eikä niitä ole osoitettu laboratoriossa. Seuraavan askeleen pitäisi tulla pian. Karliner kertoi odottavansa ensimmäisten kokeiden osoittavan tämän reaktion CERN: ssä parin seuraavan vuoden aikana.
Toimittajan huomautus: Tämä artikkeli päivitettiin korjaamaan lausunto, jonka mukaan kvarkit muodostavat neutroneja ja protoneja. Ylös ja alas kvarkit muodostavat protoneja ja neutroneja.
