Ученые хотели засекретить открытие «кваркового синтеза»

На изображении ниже вы можете увидеть грибное облако от взрыва Ivy Mike в 1952 году, первой термоядерной термоядерной бомбы, которая когда-либо взорвалась. В процессе синтеза и деления ядер выделяется колоссальная энергия, благодаря которой мы боимся ядерного оружия до трепета. Недавно стало известно, что физики обнаружили еще более энергетически мощную субатомную реакцию, чем термоядерный синтез, который имеет место в масштабе кварков. К счастью, похоже, он не особенно подходит для создания оружия.

Когда пара физиков объявила об открытии мощного субатомного процесса, стало известно, что ученые хотели сохранить секрет в тайне, поскольку это может быть слишком опасно для общественности.

Был ли взрыв? Ученые показали, что две крошечные частицы, известные как нижние кварки, теоретически могут слиться в мощную вспышку. Результат: большая субатомная частица, известная как нуклон, и куча энергии разбрызгиваются во вселенную. Этот «взрыв кварков» может стать еще более мощным субатомным аналогом термоядерных реакций, которые происходят в ядрах водородных бомб.

Кварки - это крошечные частицы, которые цепляются друг за друга, образуя нейтроны и протоны внутри атомов. Они выпускаются в шести вариантах, или «ароматы»: верхний, нижний, зачарованный, странный, верхний (истинный) и самый низкий (восхитительный).

Энергетические события на субатомном уровне измеряются в мегаэлектронвольтах (МэВ), а когда сливаются два самых низких кварка, физики обнаружили, что они выдают колоссальные 138 МэВ. Это примерно в восемь раз сильнее, чем отдельный ядерный синтез, который происходит в водородных бомбах (взрыв в полном объеме взрыва состоит из миллиардов подобных событий). Водородные бомбы синтезируют вместе крошечные ядра водорода - дейтерий и тритий - с образованием ядер гелия и самым сильным взрывом. Но каждая из отдельных реакций внутри такой бомбы высвобождает только 18 МэВ, согласно Архиву ядерного оружия. Это намного меньше, чем при синтезе самых низких кварков - 138 МэВ.

«Должен признать, что, когда я впервые понял, что такая реакция возможна, я испугался», - говорит один из ученых Марек Карлайнер из Тель-Авивского университета в Израиле. «К счастью, все было не так страшно».

При всей силе реакций синтеза отдельная реакция не так опасна. Водородные бомбы извлекают свою ужасающую силу из цепных реакций - каскадные слияния нескольких ядер одновременно.

Карлайслейн и Джонатан Рознер из Чикагского университета определили, что такая цепная реакция будет невозможна с участием восхитительных кварков и прежде чем поделиться своими проблемами с коллегами, которые согласились с их заключением.

«Если бы у меня была хотя бы микросекунда мысль о том, что такой процесс может иметь военные приложения, я бы не писал об этом», - говорит Карлайнер.

Для запуска цепной реакции производители ядерной бомбы нуждаются в впечатляющих запасах частиц. Важным свойством очаровательных кварков является то, что они не могут быть собраны в резервы: они прекращают существование одной пикосекунды после творения, и за это время свет может пройти только половину длины солевой гранулы. В конце этого времени очаровательный кварк распадается на более распространенный и менее энергичный тип субатомных частиц - верхний кварк.

Ученые говорят, что можно создать отдельные реакции для синтеза очаровательных кварков в километровой ускорительной трубке частиц. Но даже внутри ускорителя невозможно накапливать достаточно большую массу кварков, чтобы нанести какой-либо ущерб миру. Поэтому не о чем беспокоиться.

Само открытие невероятно, потому что это было первое теоретическое доказательство того, что субатомные частицы могут быть синтезированы с выделением энергии, говорит Карлайнер. Это совершенно новая территория в физике мельчайших частиц, которая была обнаружена благодаря эксперименту на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе.

Вот как физики пришли к этому открытию.

В ЦЕРНе частицы раскалываются вдоль 27-километрового кольца под землей со скоростью света, а затем сталкиваются. Затем ученые используют мощные компьютеры для просеивания этих столкновений, и иногда в этих данных появляются странные частицы. В июне, например, данные показали «двукратно очарованный» барион или громоздкий кузен нейтрона и протон, состоящий из двух кузенов «очаровательных» и «верхних» кварков - «очарованных» кварков.

Очарованные кварки очень тяжелы по сравнению с более распространенными верхними и нижними кварками, которые составляют протоны и нейтроны. И когда тяжелые частицы связываются друг с другом, они превращают большой кусок их массы в энергию связи и в некоторых случаях оставляют энергию, которая ускользает во вселенную.

Карлиснер и Роснер обнаружили, что при слиянии двух очарованных кварков частицы связываются с энергией порядка 130 МэВ и выделяют 12 МэВ оставшейся энергии. Это слияние очарованных кварков было первой реакцией частиц такой величины, при которой испускалась энергия. Он стал основным тезисом нового исследования, опубликованного 1 ноября в журнале Nature.

Еще более энергичный сплав двух восхитительных кварков, которые связываются с энергией 280 МэВ и испускают 138 МэВ при слиянии, стал второй и более мощной из двух обнаруженных реакций. Хотя они остаются теоретическими и недоказанными в экспериментальных условиях. Следующий шаг скоро последует. Карлайнер надеется, что первые эксперименты, демонстрирующие эту реакцию, пройдут в ЦЕРН в течение следующих нескольких лет.

Вам нужна помощь квалифицированных специалистов.
Мы готовы помочь вам в реализации ваших идей. Вы можете рассчитывать на максимальный результат от вашего бюджета.

Оставить сообщение на странице

Перед тем как нажать кнопку "Добавить комментарий". Докажите что вы не "Робот", а действительно реальный человек! Нажмите на кнопку "Я не робот".