Интересные факты

Ученые хотели засекретить открытие «кваркового синтеза»

На изображении ниже можно увидать грибное облако от взрыва Айви Майк в 1952 году, первой бомбы термоядерного синтеза, которую когда-либо взрывали. В процессе синтеза и деления ядер выделяется колоссальная энергия, благодаря которой мы ныне до дрожи боимся ядерного оружия. На днях стало известно, что физики обнаружили еще более энергетически мощную субатомную реакцию, чем термоядерный синтез, которая протекает в масштабах кварков. К счастью, похоже, она не особо приспособлена для создания оружия.

Когда чета физиков заявила об открытии мощнейшего субатомного процесса, стало известно, что ученые хотели засекретить открытие, поскольку оно могло быть чересчур опасным для публики.

Был ли взрыв? Ученые показали, что две крошечные частицы, известные будто нижние кварки, теоретически могут сливаться в мощной вспышке. Итог: большая субатомная частица, известная будто нуклон, и куча энергии выплескиваются во вселенную. Этот «кварковый взрыв» мог бы стать еще более мощным субатомным аналогом термоядерных реакций, которые протекают в ядрах водородных бомб.

Кварки — это крошечные частицы, которые цепляются товарищ за друга, образуя нейтроны и протоны внутри атомов. Они бывают шести версий, или «ароматов»: верхний, нательный, очарованный, странный, самый верхний (истинный) и самый нательный (прелестный).

Энергетические события на субатомном уровне измеряются в мегаэлектронвольтах (МэВ), и когда два самых нижних кварка сливаются, физики обнаружили, что те выдают колоссальные 138 МэВ. Это примерно в восемь один сильнее, чем отдельное ядерное слияние, которое происходит в водородных бомбах (полномасштабный взрыв бомбы состоит из миллиардов подобных событий). Водородные бомбы синтезируют совместно крошечные ядра водорода — дейтерий и тритий — с образованием ядер гелия и мощнейшего взрыва. Однако каждая из отдельных реакций внутри подобный бомбы высвобождает лишь 18 МэВ, по данным Nuclear Weapon Archive. Это намного меньше, чем при синтезе самых нижних кварков — 138 МэВ.

«Должен сознаться, когда я впервые осознал, что такая реакция возможна, я испугался», говорит одинешенек из ученых Марек Карлайнер из Университета Тель-Авива в Израиле. «К счастью, все оказалось не этак страшно».

При всей мощности реакций синтеза, отдельная реакция не этак уж и опасна. Водородные бомбы извлекают свою ужасающую мощь из цепных реакций — каскадных слияний множества ядер одномоментно.

Похожие новости  Ученые открыли еще одну многообещающую земплеподобную планету

Карлайнер и Джонатан Рознер из Чикагского университета определили, что такая цепная реакция будет невозможна с участием прелестных кварков, и перед публикацией разделили свои опасения с коллегами, которые согласились с их выводом.

«Если бы я хотя бы на микросекунду задумался о том, что у такого процесса может быть военное применение, я бы не написал о нем», говорит Карлайнер.

Для запуска цепной реакции производителям ядерных бомб нужны внушительные запасы частиц. Важным свойством прелестных кварков является то, что их невозможно скопить в запасы: они перестают быть спустя одну пикосекунду после создания, а за это пора свет может пройти лишь половину длины гранулы соли. По истечении этого времени прелестный кварк распадается на более общераспространенный и менее энергетичный тип субатомной частицы — верхний кварк.

Похожие новости  10 научных загадок, которые мы до сих пор не можем решить

Можно создать отдельные реакции синтеза прелестных кварков в километровой трубе ускорителя частиц, говорит ученые. Однако даже внутри ускорителя невозможно накопить довольно большую массу кварков, чтоб нанести миру какой-либо ущерб. Потому переживать не о чем.

Само же открытие невообразимо, потому что стало первым теоретическим доказательством того, что субатомные частицы можно синтезировать с выпуском энергии, говорит Карлайнер. Это совсем новая территория в физике мельчайших частиц, которая открылась благодаря эксперименту на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН.

Вот будто физики пришли к этому открытию.

В ЦЕРН частицы мчатся по 27-километровому кольцу под землей на скорости света, а после сталкиваются. Затем ученые используют мощные компьютеры для просеивания данных этих столкновений, и в этих данных порой возникают странные частицы. В июне, так, в данных показался «двукратно очарованный» барион, или громоздкий кузен нейтрона и протона, состоящий из двух кузенов «прелестного» и «верхнего» кварков — «очарованных» кварков.

Похожие новости  Один кадр: Россия

Очарованные кварки весьма тяжелые по сравнению с более распространенными верхними и нижними кварками, составляющими протоны и нейтроны. И когда тяжелые частицы связываются товарищ с другом, они преобразуют большенный кусок своей массы в энергию связи, а в некоторых случаях и оставляют энергию, которая улетучивается во вселенную.

Карлайнер и Рознер выяснили, что когда два очарованных кварка сливаются, частицы связываются с энергией порядка 130 МэВ и выбрасывают 12 МэВ оставшейся энергии. Это слияние очарованных кварков было первой реакцией частиц такого масштаба, при которой была испущена энергия. Она и стала главным тезисом нового исследования, опубликованного 1 ноября в журнале Nature.

Еще более энергичное слияние двух прелестных кварков, которые связываются с энергией 280 МэВ и выбрасывают 138 МэВ при слиянии, стало другой и более мощной из двух обнаруженных реакций. Покамест они остаются теоретическими и недоказанными в экспериментальных условиях. Следующий шаг вскоре последует. Карлайнер надеется, что первые эксперименты, демонстрирующие эту реакцию, будут проведены в ЦЕРН в течение следующих нескольких лет.

Hi-News.ru — Новости высоких технологий.

Добавить комментарий