Fiziķu pāris paziņoja par tik spēcīga subatomiska notikuma atklāšanu, ka pētnieki domāja, vai to publiskot ir pārāk bīstami.
Sprādzienbīstams notikums? Duo parādīja, ka divas sīkas daļiņas, kas pazīstamas kā grunts kvarki, teorētiski varētu saplūst kopā jaudīgā zibspuldzē. Rezultāts: lielāka subatomiskā daļiņa, otrā rezerves daļiņa, kas pazīstama kā nukleons, un visa nesakārtotā enerģija izplūst Visumā. Šis "quarksplosion" būtu vēl jaudīgāks subatomiskais analogs atsevišķām kodolsintēzes reakcijām, kas notiek ūdeņraža bumbu kodolos.
Kvarki ir sīkas daļiņas, kuras parasti sastiprina, veidojot neitronus un protonus atomu iekšienē. Tie ir sešās versijās vai "aromātos": augšā, lejā, augšā, apakšā, dīvaini un valdzinoši.
Enerģētiskos notikumus subatomiskajā līmenī mēra megaelektronvoltos (MeV), un, kad saplūst divi apakšējie kvarki, fiziķi tos atklāj, tie rada pēriena 138 MeV. Tas ir apmēram astoņas reizes jaudīgāk nekā viens no atsevišķiem kodolsintēzes notikumiem, kas notiek ūdeņraža bumbās (pilna mēroga bumbas sprādziens sastāv no miljardiem šo notikumu). H-bumbas saplūst kopā ar sīkiem ūdeņraža kodoliem, kas pazīstami kā deuteroni un tritoni, lai izveidotu hēlija kodolus kopā ar visspēcīgākajiem sprādzieniem cilvēka arsenālā. Bet saskaņā ar Kodolieroču arhīva vietni Kodolieroču arhīvs - vietne, kas veltīta pētījumu un datu apkopošanai par kodolieročiem - katra no šīm individuālajām reakcijām bumbas iekšienē izdala tikai aptuveni 18 MeV. Tas ir daudz mazāk nekā kausējamie apakšējie kvarki '138 MeV.
"Jāatzīst, ka tad, kad es pirmo reizi sapratu, ka šāda reakcija ir iespējama, es nobijos," Live Science pastāstīja Izraēlas Telavivas universitātes līdzpētnieks Mareks Karliners. "Bet, par laimi, tas ir viena trika ponijs."
Tik spēcīgs kā saplūšanas reakcijas, atsevišķs saplūšanas gadījums pats par sevi nepavisam nav bīstams. Ūdeņraža bumbas milzīgo jaudu iegūst no ķēdes reakcijām - daudzu un daudzu kodolu kaskādes saplūšanas vienlaikus.
Čārlins un Džonatans Rosners no Čikāgas universitātes secināja, ka šāda ķēdes reakcija nav iespējama ar apakšējiem kvarkiem, un pirms publicēšanas privāti dalījās ieskatā ar kolēģiem, kuri tam piekrita.
"Ja es mikrosekundi domāju, ka tam ir kādi militāri pielietojumi, es to nebūtu publicējis," sacīja Karliners.
Lai izraisītu ķēdes reakciju, atombumbas izgatavotājiem nepieciešami lieli daļiņu krājumi. Un svarīgs grunts kvarku īpašums padara tos neiespējamus krājumos: tie mirgo no eksistences tikai 1 pikosekundē pēc to izveidošanas vai aptuveni pēc laika, kas vajadzīgs, lai nobrauktu pusi no viena sāls graudu garuma. Pēc šī laika posma tie sadalās daudz izplatītākā un mazāk enerģētiskā veida subatomiskās daļiņās, kuras sauc par augšējo kvarku.
Varētu būt iespējams ģenerēt atsevišķas dibena kvarku saplūšanas reakcijas jūdzes garu daļiņu paātrinātājos, sacīja zinātnieki. Bet pat akseleratora iekšpusē nevarēja salikt pietiekami lielu kvarku masu, lai nodarītu jebkādu kaitējumu pasaulē, sacīja pētnieki. Tāpēc nav jāuztraucas par apakšējās biezpiena bumbām.
Tomēr atklājums ir aizraujošs, jo tas ir pirmais teorētiskais pierādījums tam, ka subatomiskās daļiņas ir iespējams sakausēt kopā tādā veidā, kas atbrīvo enerģiju, sacīja Karliners. Tā ir pavisam jauna teritorija ļoti mazu daļiņu fizikā, ko ļāva veikt eksperiments lielajā hadronu sadursmē CERN - masīvajā daļiņu fizikas laboratorijā netālu no Ženēvas.
Lūk, kā fiziķi izdarīja šo atklājumu.
CERN laikā daļiņas riņķo ap 17 jūdžu garu (27 kilometru) pazemes gredzenu gandrīz gaismas ātrumā, pirms tam sagraut viens otru. Pēc tam zinātnieki izmanto jaudīgus datorus, lai atsijātu šo sadursmju datus, un no šiem pētījumiem dažreiz rodas dīvainas daļiņas. Jūnijā dati par vienu no šīm sadursmēm parādījās kaut kas īpaši dīvains: "divkārt apburošs" barons jeb neitrona un protona lielgabarīta brālēns, kas pats sastāv no diviem "apakšējā" un "augšējā" kvarka brālēniem. pazīstams kā "šarmu" kvarki.
Tagad šarmu kvarki ir ļoti smagi, salīdzinot ar biežākajiem augšup un lejup esošajiem kvarkiem, kas veido protonus un neitronus. Un, kad smagās daļiņas saista kopā, tās lielu masas daļu pārveido saistošā enerģijā un dažos gadījumos rada daudz enerģijas palikušās enerģijas, kas izplūst Visumā.
Kad saplūst divi šarmu kvarki, Karliners un Rosners, daļiņas saistās ar apmēram 130 MeV enerģiju un izspiež 12 MeV pārpalikušajā enerģijā (apmēram divas trešdaļas no deuterona-tritona saplūšanas enerģijas). Šī apburtā saplūšana bija pirmā šāda mēroga daļiņu reakcija, kurai jebkad tika konstatēts, ka tā izstaro enerģiju, un tas ir jaunā pētījuma, kas vakar (1. novembrī) tika publicēts žurnālā Nature, galvenais rezultāts.
Vēl enerģiskāka divu apakšējo kvarku saplūšana, kas saistās ar enerģiju 280 MeV un izspiež 138 MeV, kad tie saplūst, ir otrā un spēcīgākā no divām atklātajām reakcijām.
Pagaidām šīs reakcijas ir pilnībā teorētiskas un nav pierādītas laboratorijā. Tomēr nākamajam solim vajadzētu būt drīz. Karlīna sacīja, ka nākamos pāris gadus viņš cer redzēt pirmos eksperimentus, kas parādīs šo reakciju CERN.
Redaktora piezīme: Šis raksts tika atjaunināts, lai labotu paziņojumu, kurā teikts, ka augšējie kvarki veido neitronus un protonus. Kvarki augšup un lejup veido protonus un neitronus.
