Fizikų pora paskelbė, kad subatominio įvykio atradimas yra toks galingas, kad tyrinėtojai pasidomėjo, ar tai per pavojinga paviešinti.
Sprogmuo? Duetas parodė, kad dvi mažos dalelės, žinomos kaip dugno kvarkai, teoriškai galėtų susilieti kartu galingame blykste. Rezultatas: didesnė subatominė dalelė, antra, atsarginė dalelė, vadinama branduoliu, ir visa netvarka energijos, išsiliejančios į visatą. Šis „kvarksplotimas“ būtų dar galingesnis atskirų branduolių sintezės reakcijų, vykstančių vandenilio bombų branduoliuose, subatominis analogas.
Kvarkai yra mažos dalelės, kurios paprastai būna sukibusios kartu, kad sudarytų atomų viduje esančius neutronus ir protonus. Jie būna šešių versijų arba „skonių“: aukštyn, žemyn, viršuje, apačioje, keistai ir žaviai.
Energetiniai įvykiai subatominiame lygmenyje matuojami megaelektronvoltais (MeV), o kai du dugno kvarkai susilieja, fizikai nustatė, kad jie sukuria 138 MeV. Tai yra maždaug aštuonis kartus galingesnis nei vienas iš atskirų branduolių sintezės įvykių, vykstančių vandenilio bombos (viso masto bombos sprogimas susideda iš milijardų šių įvykių). H-bombos sujungia mažus vandenilio branduolius, žinomus kaip deuteronai ir tritonai, kad būtų sukurti helio branduoliai kartu su galingiausiais sprogimais žmogaus arsenale. Bet, remiantis „Branduolinių ginklų archyvo“ tinklalapiu, skirtu tyrimų ir duomenų apie branduolinius ginklus rinkimui, kiekviena iš šių individualių reakcijų bombų viduje išskiria tik apie 18 MeV. Tai kur kas mažiau nei lydymosi dugno kvarkai '138 MeV.
„Turiu pripažinti, kad kai pirmą kartą supratau, kad tokia reakcija yra įmanoma, išsigandau“, - „Live Science“ pasakojo Izraelio Tel Avivo universiteto bendradarbis Marekas Karlineris. "Bet, laimei, tai yra vieno triuko ponis".
Toks galingas kaip ir sintezės reakcijos, atskiras suliejimo atvejis nėra visiškai pavojingas. Vandenilio bombos savo didžiulę galią įgyja dėl grandininių reakcijų - kaskados metu susimaišančios visos ir daugybė branduolių.
Karlineris ir Jonathanas Rosneris iš Čikagos universiteto nusprendė, kad tokia grandininė reakcija nebus įmanoma naudojant dugninius kvarkus, ir prieš paskelbdami privačiai pasidalino savo įžvalga su kolegomis, kurie sutiko.
„Jei per mikrosekundę manyčiau, kad tai turi kokių nors karinių programų, nebūčiau jo paskelbusi“, - teigė R. Karlineris.
Norint sukelti grandininę reakciją, branduolinių bombų gamintojams reikia didelių dalelių atsargų. Dėl svarbios dugninių kvarkų savybės jų nebeįmanoma sukaupti: jie sukimba iš egzistavimo praėjus vos 1 sekundę po sukūrimo arba maždaug per tą laiką, per kurį reikia nuvažiuoti pusę vienos druskos grūdų ilgio. Pasibaigus šiam laiko tarpui, jie suyra į daug įprastesnę ir mažiau energingą subatominę dalelę, vadinamą aukštyn kvarku.
Gali būti įmanoma generuoti pavienes dugno kvarkų suliejimo reakcijas mylių ilgio dalelių greitintuvuose, teigė mokslininkai. Tačiau net akseleratoriaus viduje nebuvo įmanoma surinkti pakankamai didelės kvarkų masės, kad būtų padaryta bet kokia žala pasaulyje, teigė tyrėjai. Taigi nereikia jaudintis dėl apatinių kvarco bombų.
Šis atradimas vis dėlto yra jaudinantis, nes tai yra pirmasis teorinis įrodymas, kad subatomines daleles įmanoma sulydyti kartu taip, kad išlaisvintų energiją, - sakė Karlineris. Tai visiškai nauja teritorija labai mažų dalelių fizikoje, kurią įmanoma padaryti atliekant eksperimentą dideliame hadronų kollideryje CERN, masinėje dalelių fizikos laboratorijoje netoli Ženevos.
Štai kaip šį atradimą padarė fizikai.
CERN metu dalelės užfiksuotos aplink 17 mylių ilgio (27 kilometrų) požeminį žiedą beveik šviesos greičiu, prieš tai smogdamos viena į kitą. Tuomet mokslininkai naudoja galingus kompiuterius, norėdami išsiaiškinti tų susidūrimų duomenis, ir iš tų tyrimų kartais atsiranda keistų dalelių. Birželio mėn. Vieno iš šių susidūrimų duomenyse pasirodė kažkas ypač keisto: „dvigubai sužavėtas“ baronas arba nepatogi neutrono ir protono pusbrolis, pats sudarytas iš dviejų pusbrolių „apatinio“ ir „viršutinio“ kvarkų. žinomas kaip „žavesio“ kvarkai.
Dabar žavesio kvarkai yra labai sunkūs, palyginti su labiau įprastais aukštyn ir žemyn kvarkais, kurie sudaro protonus ir neutronus. O kai sunkiosios dalelės jungiasi, jos paverčia didelę savo masės dalį į rišamąją energiją ir kai kuriais atvejais sukuria krūvą likusios energijos, kuri išbėga į visatą.
Kai susilieja du žavesio kvarkai, Karlineris ir Rosneris, dalelės jungiasi su maždaug 130 MeV energija ir išskleidžia likusią energiją 12 MeV (apie du trečdalius deuterono ir tritono sintezės energijos). Ši žavi susiliejimas buvo pirmoji tokio masto dalelių reakcija, kada nors nustatyta, kad tokiu būdu skleidžia energiją, ir tai yra naujojo tyrimo, paskelbto vakar (lapkričio 1 d.) Žurnale „Nature“, pagrindinis rezultatas.
Dar energingesnis dviejų dugno kvarkų, sujungiančių su 280 MeV energija ir išsisklaidžiusių 138 MeV, susiliejimas yra antroji ir galingesnė iš dviejų aptiktų reakcijų.
Iki šiol šios reakcijos yra visiškai teorinės ir nebuvo demonstruojamos laboratorijoje. Tačiau netrukus turėtų ateiti kitas žingsnis. Karlineris teigė, kad per artimiausius porą metų tikisi pamatyti pirmuosius eksperimentus, rodančius šią reakciją CERN.
Redaktoriaus pastaba: Šis straipsnis buvo atnaujintas, kad būtų ištaisytas teiginys, jog aukščiausi kvarkai sudaro neutronus ir protonus. Aukštyn ir žemyn kvarkai sudaro protonus ir neutronus.
