Dvojica fyzikov oznámila objav subatomickej udalosti tak silnej, že vedci sa pýtali, či je príliš nebezpečné zverejniť ju.
Výbušná udalosť? Duo ukázalo, že dve drobné častice známe ako kvarky dna sa môžu teoreticky spojiť v silný blesk. Výsledok: väčšia subatomárna častica, druhá, náhradná častica známa ako nukleón a celá hmla energie, ktorá sa rozlieva do vesmíru. Táto „kvarksplozia“ by bola ešte silnejším subatomárnym analógom jednotlivých reakcií jadrovej fúzie, ku ktorým dochádza v jadrách vodíkových bômb.
Kvarky sú drobné častice, ktoré sa zvyčajne spájajú a vytvárajú neutróny a protóny vo vnútri atómov. Prichádzajú v šiestich verziách alebo „príchutiach“: hore, dole, hore, dole, podivne a kúzlo.
Energetické udalosti na subatomárnej úrovni sa merajú v megaelektronvoltoch (MeV), a keď sa spoja dva kvarky dna, fyzici zistili, že produkujú neuveriteľných 138 MeV. Je to asi osemkrát silnejšie ako jedna z jednotlivých udalostí jadrovej fúzie, ktorá sa odohráva vo vodíkových bombách (výbuch bomby v plnom rozsahu pozostáva z miliárd týchto udalostí). H-bomby spájajú spolu malé jadrá vodíka známe ako deuteróny a tritóny, aby vytvorili jadrá hélia, spolu s najsilnejšími výbuchmi v ľudskom arzenáli. Podľa archívu jadrových zbraní však každá z týchto individuálnych reakcií vo vnútri bômb vydala iba asi 18 MeV, ktorá sa venuje zhromažďovaniu výskumu a údajov o jadrových zbraniach. To je omnoho menej ako 138 MeV fixačných spodných kvarkov.
"Musím pripustiť, že keď som si prvýkrát uvedomil, že takáto reakcia je možná, bol som vystrašený," povedal vedecký pracovník spoluorganizátorovi Marek Karliner z Tel Avivskej univerzity v Izraeli. "Ale našťastie je to jednodielny poník."
Tak silný, ako fúzne reakcie, jediný prípad fúzie sám o sebe nie je vôbec nebezpečný. Vodíkové bomby čerpajú svoju obrovskú silu z reťazových reakcií - kaskádovej fúzie veľa a veľa jadier naraz.
Karliner a Jonathan Rosner z Chicagskej univerzity určili, že takáto reťazová reakcia by nebola možná pri kvarkoch dna, a pred zverejnením sa súkromne podelili o svoje poznatky s kolegami, ktorí s tým súhlasili.
„Keby som si na mikrosekundu myslel, že by to malo nejaké vojenské aplikácie, nezverejnil by som to,“ povedal Karliner.
Na vyvolanie reťazovej reakcie potrebujú výrobcovia jadrových bômb veľké zásoby častíc. A dôležitá vlastnosť spodných kvarkov znemožňuje ich hromadenie: Miznú z existencie iba 1 pikosekundu po ich vytvorení, alebo asi v čase, keď trvá svetlo, aby prešli polovicu dĺžky jediného zrna soli. Po uplynutí tohto časového obdobia sa rozpadnú na oveľa bežnejší a menej energetický druh subatomárnej častice, známej ako kvark up.
Vedci tvrdia, že je možné vyvolať jednotlivé fúzne reakcie kvarkov dna vo vnútri míľových urýchľovačov častíc. Vedci však tvrdia, že ani vnútri urýchľovača nie je možné zhromaždiť dostatočne veľkú masu kvarkov, aby spôsobili akékoľvek škody na svete. Takže sa nemusíte starať o bomby spodných kvarkov.
Tento objav je však vzrušujúci, pretože je to prvý teoretický dôkaz, že je možné spojiť subatomárne častice spôsobom, ktorý uvoľňuje energiu, uviedla Karliner. Toto je úplne nové územie vo fyzike veľmi malých častíc, ktoré bolo umožnené experimentom vo veľkom hadrónovom urýchľovači v CERN, v obrovskom laboratóriu fyziky častíc pri Ženeve.
Takto zistili fyzici tento objav.
V CERN sa častice rozprestierajú okolo 17 kilometrov dlhého (27 km) podzemného prstenca rýchlosťou blízkej rýchlosti svetla a potom sa rozbijú. Vedci potom pomocou výkonných počítačov preosievajú údaje z týchto zrážok a z tohto výskumu sa niekedy objavia zvláštne častice. V júni sa v údajoch jednej z týchto zrážok objavilo niečo mimoriadne podivné: „dvojnásobne očarený“ baryón alebo objemný bratranec neutrónov a protónov, ktorý sa sám skladal z dvoch bratrancov kvarkov „spodnej“ a „hornej“. známe ako „kúzelné“ kvarky.
Teraz sú kúzelné kvarky veľmi ťažké v porovnaní s bežnejšími kvarkmi, ktoré tvoria protóny a neutróny. A keď sa ťažké častice viažu dohromady, premieňajú veľký kus svojej hmoty na väzbovú energiu av niektorých prípadoch produkujú veľa zvyšnej energie, ktorá uniká do vesmíru.
Keď sa spoja dva kúzelné kvarky, Karliner a Rosner zistia, častice sa viažu s energiou asi 130 MeV a vyplavujú 12 MeV v zvyškovej energii (asi dve tretiny energie fúzie deuterón-triton). Táto očarovaná fúzia bola prvou reakciou častíc v tomto meradle, ktoré kedy dokázali týmto spôsobom emitovať energiu, a je hlavným výsledkom novej štúdie uverejnenej včera (1. novembra) v časopise Nature.
Ešte energickejšia fúzia dvoch kvarkov dna, ktoré sa spájajú s energiou 280 MeV a vyplávajú 138 MeV, keď sa spájajú, je druhá a silnejšia z dvoch objavených reakcií.
Doteraz boli tieto reakcie úplne teoretické a neboli demonštrované v laboratóriu. Tento ďalší krok by však mal prísť čoskoro. Karliner povedal, že v najbližších rokoch očakáva prvé experimenty preukazujúce túto reakciu v CERNe.
Poznámka editora: Tento článok bol aktualizovaný s cieľom opraviť vyhlásenie, podľa ktorého top kvarky tvoria neutróny a protóny. Kvarky hore a dole tvoria protóny a neutróny.
