Forrás: Új Világtudat | 2017.11.10.

Egy pár fizikus bejelentette egy olyan szubatomi esemény felfedezését, amely olyan erős, hogy a kutatók először azon tűnődtek, hogy nem túl veszélyes-e nyilvánosságra hozni.

A két fizikus bemutatta, hogy két apró részecske, amit alsó kvarknak neveznek, (1) elméletileg egy erős villanás során összeolvadnak. Az eredmény: egy nagyobb szubatomi részecske, egy második, nukleon néven ismert tartalék részecske, és közben hatalmas mennyiségű energia sugárzik szét az univerzumba. Ez a "kvark robbanás" egy még nagyobb teljesítményű atomfúziós reakció, mint amely a hidrogénbombák magjában történik.

A kvarkok olyan apró részecskék, amelyek általában egymásba kapaszkodva találhatók meg, és ezek hozzák létre a neutronokat és a protonokat az atomok belsejében. Hat változatban léteznek: Fel, Le, Bájos, Furcsa, Felső és Alsó elnevezéssel.

A szubatomikus szinten történő energetikai eseményeket megaelektronvoltokban (MeV) mérik, és amikor két alsó kvark összeolvad, a fizikusok azt találták, hogy óriási, 138 MeV-t termelődik. Ez körülbelül nyolcszor erősebb, mint az atomfúziós események egyike, amely hidrogénbombákban történik (egy teljes körű bomba robbanás több milliárd ilyen eseményből áll).

A hidrogén bombák apró hidrogén atommagokat olvasztanak össze, amelyek deutérium és trícium néven ismertek, hogy hélium atommagokat hozzanak létre, valamint a legerősebb robbanásokat az emberi fegyverarzenálban. De a bombákon belüli egyedi reakciók mindössze 18 MeV-ot szabadítanak fel a Nukleáris Fegyverek Archívuma szerint, melynek honlapját a nukleáris fegyverek kutatásának és adatgyűjtésének szentelték. Ez messze kevesebb, mint az összeolvadó alsó kvarkok 138 MeV-ja. (2)

"El kell ismernem, hogy amikor először felismertem, hogy ilyen reakció lehetséges, megijedtem," - mondta Marek karliner az izraeli Tel Aviv Egyetem kutatója. - "De szerencsére ez egy trükkös dolog."

Bár erősek a fúziós reakciók, egyetlen fúzió önmagában egyáltalán nem veszélyes. A hidrogén bombák a láncrekacióból nyerik a hatalmas erejüket, a sok atommag egyszerre történő lépcsős fúziójából.

Karliner és Jonathan Rosner, a Chicagói Egyetem kutatója úgy vélték, hogy egy ilyen láncreakció nem lenne lehetséges az alsó kvarkokkal, és a közzétételt megelőzően az ismereteiket megosztották a kollégáikkal, akik egyetértettek.

"Ha egy pillanatra is felmerült volna, hogy lehet bármilyen katonai alkalmazása, nem hoztam volna nyilvánosságra," - mondta Karliner.

A láncreakció kiváltásához a nukleáris bomba készítőinek nagy mennyiségű részecskére van szükségük. Az alsó kvarkok egyik fontos tulajdonsága azonban lehetetlenné teszi a tárolásukat, ugyanis mindössze 1 pikoszekundumig léteznek, miután létrehozták őket, vagyis körülbelül annyi ideig, amíg a fény egy sószem hosszának megfelelő utat megtesz. Ezen időtartam elteltével egy sokkal gyakoribb és kevésbé energikus szubatomi részecskévé, úgynevezett "felső kvarkká" bomlanak.

Lehetséges azonban, hogy az alsó kvarkok egyetlen fúziós reakcióját egyetlen mérföld hosszú részecskegyorsítón belül létrehozzák, mondták a tudósok. De még egy gyorsítón belül sem lehetne elég nagy mennyiségű kvarkot összeállítani, hogy bármi kárt okozzon a világon, a kutatók szerint. Tehát nem kell aggódnunk az alsó kvark bombák miatt.

A felfedezés azonban azért izgalmas, mert ez az első elméleti bizonyíték arra, hogy a szubatomikus részecskék összeolvadhatnak oly módon, amely energiát bocsát ki, mondta Karliner. Ez egy vadonatúj terület a nagyon apró részecskék fizikájában, amelyet a CERN-ben a Nagy Hadronütköztető kísérletei tettek lehetővé, a Genf közelében található hatalmas részecskefizikai laboratóriumban.

Így jutottak a fizikusok a felfedezésre

A CERN-ben a részecskék egy 27 kilométeres föld alatti gyűrűn száguldanak körbe közel fénysebességgel, mielőtt egymásnak ütköznek. A tudósok ezután komoly számítógépeket használnak az ütközési adatok elemzéséhez, és a kutatások során néha furcsa részecskék bukkannak fel. Júniusban valami különösen szokatlan dolog jelent meg az egyik ilyen ütközés adatai között: egy "kétszeresen bájos" barion, vagy egy neutron és proton nagyméretű unokatestvére, amely két "alsó" és "felső" kvark unokatestvéréből áll, ami a "bájos" kvark néven ismert.

A bájos kvarkok sokkal nehezebbek, mint a sokkal gyakoribb felső és alsó kvarkok, melyek a protonokat és a neutronokat alkotják. És amikor a nehéz részecskék egymáshoz kötődnek, tömegük nagy részét alakítják át kötési energiává, és egyes esetekben egy csomó maradék energiát termelnek, amely kijut az univerzumba.

Amikor két bájos kvark öszeolvad, Karliner és Rosner úgy találta, hogy a részecskék körülbelül 130 MeV-al kötődnek egymáshoz és 12 MeV maradék energiát sugároznak ki (a deutérium trícium fúzió energiájának kétharmadát). Ez a varázslatos fúzió volt a részecskék első reakciója ebben a léptékben, amelyről valaha is úgy találták, hogy ily módon bocsát ki energiát, és ez az új tanulmány eredménye, amit november 2-án hoztak nyilvánosságra a Nature című tudományos folyóiratban. (3)

Két alsó kvark még erőteljesebb fúziója, amely 280 MeV energiával köti össze a részecskéket, és 138 MeV-t energiát sugároz ki, amikor összeolvadnak, a második és erősebb a két reakció közül, amit felfedeztek.

Ezek a reakciók eddig teljesen elméletiek voltak, és laboratóriumban nem bizonyították őket. A következő lépésnek azonban hamarosan be kell következnie. Karliner azt mondta, hogy remélhetőleg látni fogja az első kísérleteket, amelyek a CERN-ben mutatják meg ezt a reakciót az elkövetkező néhány évben. (4)

(1) - https://hu.wikipedia.org/wiki/Kvark
(2) - http://nuclearweaponarchive.org/
(3) - https://www.nature.com/articles/nature24289
(4) - https://www.livescience.com/60847-charm-quark-fusion-subatomic-hydrogen-bomb.html