Zemāk redzamajā attēlā jūs varat redzēt sēņu mākoni no 1952. gada Ivy Mike sprādziena, pirmā sadedzināšanas bumba, kas jebkad ir detonējusi. Kodolu saplūšanas un skaldīšanas procesā tiek atbrīvota kolosāla enerģija, pateicoties kurai mēs šodien drebīgi baidāmies no kodolieročiem. Nesen kļuva zināms, ka fiziķi ir atklājuši vēl enerģētiski spēcīgāku subatomisko reakciju nekā termoelektriskā kodolsintēze, kas notiek kvarku mērogā. Par laimi, šķiet, ka viņa nav īpaši piemērota ieroču darināšanai.
Kad pāris fiziķu paziņoja par spēcīga subatomiska procesa atklāšanu, kļuva zināms, ka zinātnieki vēlas klasificēt atklājumu, jo tas var būt pārāk bīstams sabiedrībai.
Vai notika sprādziens? Zinātnieki ir parādījuši, ka divas sīkas daļiņas, kas pazīstamas kā leju kvarki, teorētiski varētu saplūst spēcīgā pārrāvumā. Rezultāts: liela subatomiska daļiņa, kas pazīstama kā kodols, un enerģijas daudzums, kas izšļakstās Visumā. Šis "kvarka sprādziens" varētu kļūt par vēl jaudīgāku subatomisko analogu termonukleāro reakcijām, kas notiek ūdeņraža bumbas kodolos.
Kvarki ir niecīgas daļiņas, kas pieķeras viena otrai, veidojot neitronus un protonus atomu iekšpusē. Tie ir sešās versijās vai "aromātā": augšējā, apakšējā, apburošā, dīvainā, augšējā (patiesā) un apakšējā (glītā).
Enerģijas notikumus subatomiskajā līmenī mēra megaelektronvoltos (MeV), un, saplūstot diviem zemākajiem kvarkiem, fiziķi ir atklājuši, ka tie izstaro pēriena 138 MeV. Tas ir apmēram astoņas reizes spēcīgāks nekā vienas kodolsintēzes process, kas notiek ūdeņraža bumbās (pilna mēroga bumbas sprādziens sastāv no miljardiem līdzīgu notikumu). Ūdeņraža bumbas saplūst kopā ar sīkiem ūdeņraža kodoliem - deitēriju un tritiju -, veidojot hēlija kodolus un spēcīgu sprādzienu. Bet saskaņā ar Kodolieroču arhīvu katra no atsevišķām reakcijām šādā bumbā izdala tikai 18 MeV. Tas ir daudz mazāk nekā zemāko kvarku saplūšanā - 138 MeV.
“Man jāatzīst, kad es pirmo reizi sapratu, ka šāda reakcija ir iespējama, man bija bail,” saka viens no zinātniekiem, Mareks Karliners no Izraēlas Telavivas universitātes. "Par laimi, tas nebija tik slikti."
Ar visu saplūšanas reakciju spēku vienreizēja reakcija nav tik bīstama. Ūdeņraža bumbas smeļas no šausminošajām spējām no ķēdes reakcijām - daudzu kodolu kaskādes saplūšanas vienlaikus.
Reklāmas video:
Karliners un Džonatans Rosners no Čikāgas universitātes noteica, ka šāda ķēdes reakcija nav iespējama ar jaukiem kvarkiem, un pirms publicēšanas viņi dalījās satraukumā ar kolēģiem, kuri piekrita viņu secinājumam.
"Ja es mikrosekundi domāju par šāda procesa izmantošanu militāros nolūkos, es par to nerakstītu," saka Karliners.
Lai izraisītu ķēdes reakciju, atombumbu ražotājiem ir nepieciešams iespaidīgs daļiņu krājums. Svarīga diezgan kvarku īpašība ir tā, ka tos nevar savākt krājumos: tie pārstāj eksistēt pēc vienas pikosekundītes pēc radīšanas, un šajā laikā gaisma var nobraukt tikai pusi no sāls granulas garuma. Pēc šī laika diezgan biezais kvarks sadalās parastajā un mazāk enerģētiskajā subatomisko daļiņu tipā - augšējā kvarkā.
Viņi saka, ka dažu kvarku saplūšanas reakciju var izveidot kilometru garā daļiņu paātrinātāja mēģenē. Bet pat akseleratora iekšpusē nav iespējams uzkrāt pietiekami lielu kvarku masu, lai nodarītu kaitējumu pasaulei. Tāpēc nav par ko uztraukties.
Pats atklājums ir neticami, jo tas bija pirmais teorētiskais pierādījums tam, ka subatomiskās daļiņas var sintezēt, atbrīvojot enerģiju, saka Karliners. Šī ir pilnīgi jauna teritorija mazāko daļiņu fizikā, kas tika atvērta, pateicoties eksperimentam lielajā hadronu sadursmē CERN.
Tā fiziķi ieradās pie šī atklājuma.
CERN laikā daļiņas gaismas ātrumā pārvietojas pa 27 kilometru garu gredzenu pazemē un pēc tam saduras. Pēc tam zinātnieki izmanto jaudīgus datorus, lai atsijātu šo sadursmju datus, un šajos datos dažreiz parādās dīvainas daļiņas. Piemēram, jūnijā dati liecināja par “divkārši apburošu” baronu jeb neitrona un protona apjomīgu brālēnu, kas sastāv no diviem “glītā” un “augšup” esošā kvarka diviem brālēniem - “apburošajiem” kvarkiem.
Charmed kvarki ir ļoti smagi, salīdzinot ar biežākajiem augšup un lejup kvarkiem, kas veido protonus un neitronus. Un, kad smagās daļiņas saistās viena ar otru, tās lielu masas daļu pārvērš saistošā enerģijā un dažos gadījumos atstāj enerģiju, kas izplūst Visumā.
Karliners un Rosners atklāja, ka, saplūstot diviem apburošajiem kvarkiem, daļiņas saistās ar enerģijām aptuveni 130 MeV un izvada 12 MeV no atlikušās enerģijas. Šī apburto kvarku saplūšana bija pirmā šāda mēroga daļiņu reakcija, lai atbrīvotu enerģiju. Viņa kļuva par galvenā jaunā pētījuma tēzi, kas 1. novembrī tika publicēts žurnālā Nature.
Vēl enerģiskāka divu diezgan kvarku saplūšana, kas saistās pie 280 MeV un izdalās 138 MeV, kad tie saplūst, ir otrā un spēcīgākā no divām atrastajām reakcijām. Kaut arī tie paliek teorētiski un nav pierādīti eksperimentālos apstākļos. Nākamais solis notiks drīz. Karliners cer, ka pirmie eksperimenti, kas demonstrēs šo reakciju, CERN tiks veikti tuvāko gadu laikā.
Iļja Khel
