Субатомна експлозия, която физиците смятаха да запазят в тайна

Двама физици обявиха откриването на субатомно събитие, толкова мощно, че учените се колебаеха дали не е твърде опасно да се оповестява публично, съобщи Live Science.

Това е впечатляващ синтез, който е първата реакция на частици на такъв мащаб, за които е установено, че излъчват невероятна енергия и е главният резултат от новото проучване, публикувано в списание Nature.

Най-мощната експлозия досега

Физиците показаха, че две малки частици, известни като дънни кварки, могат теоретично да се слеят заедно (в процес на синтез) със силна експлозия. Резултатът е по-голяма субатомна частица (двойно очарователен барион  Ξ_сс⁺⁺), втора допълнителна частица, неутрон (n), и взрив от енергия, изливаща се в пространството. Реакцията е:  

Тази "кварксплозия", е по-мощен субатомен аналог на отделните реакции на ядрен синтез, които се провеждат във водородните бомби.

Кварките са малки частици, които обикновено са "залепени" заедно, за да съставят неутроните и протоните, които изграждат ядрото на атома. Кварките се проявяват в шест варианта или "аромати", чиито свойства са дадени в таблицата.

А ето как кварките изграждат нуклоните -  неутроните и протоните, които изграждат ядрото на атома.

^{Илюстрация: bgchaos.com} 

Енергийно събитията на субатомно ниво се измерват в мегаелектронволта (MeV) и когато два дънни кварка се слеят, те ще произведат огромните 138 MeV, според физиците. Това е около осем пъти по-мощно от всяко едно от отделните събития на термоядрен синтез, което се провежда в водородните бомби (пълномащабната бомба се състои от милиарди тези събития). Във водородните бомби се сливат малки водородни ядра, известни като деутерони (ядрените частици на ядрото на деутерия) и тритони (ядрените частици на ядрото на трития), за да се създадат хелиеви ядра, заедно с най-мощните експлозии в човешкия арсенал. Но всяка една от тези отделни реакции вътре в бомбите освобождава само около 18 MeV по данни Nuclear Weapon Archive, сайт, посветен на събирането на научни изследвания и данни за ядрените оръжия. Това е далеч по-малко от 138 MeV при синтеза на долните кварки. 

"Трябва да призная, че когато за първи път разбрах, че такава реакция е възможна, се уплаших", разказва автор Марек Карлингер (Marek Karliner) от Университета в Тел Авив, Израел, за Live Science. "Но, за щастие, това е единично събитие".

Една единична реакция на синтез, макар и мощна, сама по себе си не е никак опасна. Водородните бомби извличат огромната си сила от верижните реакции - каскади от сливането на много и много ядра наведнъж.

Карлингер и Джонатан Роснер (Jonathan Rosner) от Чикагския университет установиха, че такава верижна реакция не би била възможна с дънните кварки и преди да публикуват работата си, се консултираха за това с колеги, които са съгласни с тях.

"Ако дори за микросекунда ми беше минала мисълта, че това би имало каквито и да са военни приложения, аз нямаше да го публикуваме", заяви Карлингер.

За да предизвикат верижна реакция, създателите на ядрената бомба се нуждаят от големи запаси от частици. А важна особеност на дънните кварки прави невъзможно да се натрупат големи запаси. Те съществуват само за 1 пикосекунди след създаването си, което е около времето, необходимо на светлината да измине половината от дължината на едно единствено зрънце сол. След този период от време те се разпадат в много  по-малко енергиен вид субатомна частица, известна като горен кварк.

^{Големият адронен колайдер, където би могло да се осъществи тази реакция. Снимка: CERN}

Възможно е да се генерират единични реакции на синтез на дънни кварки в големите ускорители на частици, твърдят учените. Но дори и с помощта на ускорител не може да се съберат достатъчно голяма маса от тези кварки, за да се направи бомба от тях, която да е заплаха за света, според учените. Така че няма нужда да се притесняваме от кваркови бомби. 

Откритието е вълнуващо, все пак, защото това е първото теоретично доказателство, че е възможно да се слеят субатомни частици по начин, който освобождава енергия, коментира Карлингер. Това е съвсем нова територия във физиката на много малките частици, които са възможни благодарение на експериментите в Големия адронен ускорител в ЦЕРН.

Още по темата

01/08/2017

Физика

Три експеримента показват: Нещо не е наред със Стандартния модел на елементарните частици

21/07/2017

Физика

Доказаха наличието на частица, което е своя собствена античастица

07/07/2017

Физика

Открита е "двойно-очарователна" тежка частица в ЦЕРН

10/03/2015

Физика

Стандартният модел на елементарните частици