Subatomiskais atklājums, ko fiziķi uzskatīja par noslēpumu - - The-Zinātnes - 2020

Saturs:

Anonim

Tiny daļiņas, ko sauc par apakšējām kvarkām, var apvienoties šokējoši spēcīgā reakcijā

Pāris fiziķi paziņoja par tik spēcīgu subatomisko notikumu atklāšanu, ka pētnieki domāja, vai publiskot ir pārāk bīstami.

Sprādzienbīstams notikums? Duo parādīja, ka divas sīkas daļiņas, kas pazīstamas kā apakšējās kvarkas, teorētiski var apvienot spēcīgā zibspuldzē. Rezultāts: lielāka subatomiskā daļiņa, otrā, rezerves daļiņa, kas pazīstama kā kodols, un visai enerģijai, kas izplūst visumā. Šī "kvarkplozija" būtu vēl spēcīgāka atsevišķu kodolsintēzes reakciju, kas notiks ūdeņraža bumbu kodolos, subatomiskā analogā.

Kvarki ir niecīgas daļiņas, kas parasti tiek sasaistītas, veidojot neitronus un protonus atomu iekšpusē. Tie ir aprīkoti ar sešām versijām vai "flavors": augšup, lejup, augšā, apakšā, dīvaini un šarmu.

Enerģētiskie notikumi subatomiskajā līmenī tiek mērīti megaelektronvoltos (MeV), un, kad divi apakšējie kvarku drošinātāji, fiziķi konstatēja, tie ražo pērienu 138 MeV. Tas ir apmēram astoņas reizes spēcīgāks nekā viens no individuālajiem kodolsintēzes notikumiem, kas notiek ūdeņraža bumbās (pilna mēroga bumbu sprādziens sastāv no miljardiem šo notikumu). H-bumbas apvieno tiny ūdeņraža kodolus, kas pazīstami kā deuteroni un tritoni, lai radītu hēlija kodolu, kā arī spēcīgākās sprādzieni cilvēka arsenālā. Bet katra no šīm individuālajām reakcijām bumbu ietvaros izlaida tikai aptuveni 18 MeV, saskaņā ar Kodolieroču arhīvu, tīmekļa vietni, kas veltīta pētījumiem un datiem par kodolieročiem. Tas ir daudz mazāks nekā kausēšanas apakšējās kvarkas “138 MeV”. Beyond Higgs: 5 nenotveramas daļiņas, kas var ieturēt Visumu

"Man jāatzīst, ka tad, kad es pirmo reizi sapratu, ka šāda reakcija ir iespējama, es biju nobijies," kopīgi pētnieks Marek Karliner no Tel Avivas universitātes Izraēlā teica Live Science. "Bet, par laimi, tas ir viens triks."

Tikpat spēcīgs kā kodolsintēzes reakcijas, vienīgais saplūšanas gadījums pats par sevi nav bīstams. Ūdeņraža bumbas iegūst milzīgo spēku no ķēdes reakcijām - daudzu kodolu un daudzu kodolu vienlaicīga saplūšana.

Karliners un Džonatans Rosners no Čikāgas universitātes noteica, ka šāda ķēdes reakcija nebūtu iespējama ar apakšējām kvarkām, un pirms publicēšanas privāti dalījās ar saviem kolēģiem, kuri piekrita.

"Ja es domāju par mikrosekundi, ka tam būtu militāri lietojumi, es to nebūtu publicējis," sacīja Karlins.

Lai radītu ķēdes reakciju, kodolbumbu veidotājiem ir vajadzīgi lieli daļiņu uzkrājumi. Un svarīga grunts kvarku īpašība padara to neiespējamu uzkrāt: viņi izzūd no eksistences tikai pēc 1 pikozekundes pēc tam, kad tie ir radīti, vai apmēram tajā laikā, kad ir vieglāk ceļot pusi no viena sāls graudu garuma. Pēc šī laika posma tie nokrīt daudz izplatītākā un mazāk enerģiskā veida subatomiskajā daļiņā, kas pazīstama kā augšup mīkla.

Zinātnieki teica, ka varētu būt iespējams izveidot apakšējās kvarku apvienošanas reakcijas jūdzes garās daļiņu paātrinātājos. Bet pat paātrinātāja iekšienē nevarēja samontēt pietiekami lielu masu kvarku, lai izdarītu jebkādu kaitējumu pasaulē, pētnieki teica. Tāpēc nav jāuztraucas par grunts mīkla bumbām. 7 Strange fakti par kvarkiem

Tomēr atklājums ir aizraujošs, jo tas ir pirmais teorētiskais pierādījums tam, ka subatomiskās daļiņas ir iespējams sapludināt kopā, lai atbrīvotu enerģiju. Tas ir pavisam jauna teritorija ļoti niecīgu daļiņu fizikā, kas ir iespējama eksperimentā ar Lielo Hadronu sadursmi CERN, masveida daļiņu fizikas laboratorijā pie Ženēvas.

Lūk, kā fiziķi atklāja šo atklājumu.

CERN, daļiņas zip ap 17 jūdžu garu (27 kilometru) pazemes gredzenu, tuvu gaismas ātrumam, pirms sagraut viens otru. Pēc tam zinātnieki izmanto spēcīgus datorus, lai izsijātu datus no šiem sadursmēm, un dīvainas daļiņas dažreiz rodas no šī pētījuma. Jūnijā kaut ko īpaši dīvainu parādījās viena no šiem sadursmes datiem: "divkārši apburtais" barions vai neitrona un protona lielgabals, kurš pats sastāvēja no diviem "dibena" un "top" kviešu brālēniem. pazīstams kā "šarmu" kvarki.

Tagad šarmu kvarki ir ļoti smagi, salīdzinot ar biežāk sastopamajiem augšup un lejup kvarkiem, kas veido protonus un neitronus. Un, kad smagās daļiņas sasietas kopā, tās pārvērš lielu masas gabalu par saistošu enerģiju, un dažos gadījumos ražo ķekars atlikušās enerģijas, kas izplūst visumā. Prātā jucis fizika: dabīgākās mazās daļiņas

Kad atradās divi šarmu kvarki, Karliner un Rosner konstatēja, ka daļiņas saistās ar enerģiju aptuveni 130 MeV un izspiež 12 MeV atlikušajā enerģijā (aptuveni divas trešdaļas no deuterona-tritona kodolsintēzes enerģijas). Šī burvīgā kodolsintēze bija pirmā šāda mēroga daļiņu reakcija, kas jebkad tikusi izdalīta enerģijā šādā veidā, un tas ir jaunā pētījuma, kas publicēts 1. novembrī žurnālā Nature, galvenais rezultāts.

Vēl viena enerģiskāka divu apakšējo kvarku saplūšana, kas saistās ar enerģiju 280 MeV un izspiež 138 MeV, kad tās drošina, ir otrā un spēcīgākā no divām atklātajām reakcijām.

Līdz šim šīs reakcijas ir pilnīgi teorētiskas un nav demonstrētas laboratorijā. Šim nākamajam solim drīz vajadzētu nākt. Karliners teica, ka viņš cer redzēt pirmos eksperimentus, kas parādīs šo reakciju CERN tuvāko gadu laikā.

Redaktora piezīme: Šis raksts tika atjaunināts, lai izlabotu paziņojumu, kurā teikts, ka top quarks veido neitronus un protonus. Augšup un lejup kvarki veido protonus un neitronus.

Sākotnēji publicēts Live Science.

EDITORA IETEIKUMI

  • 18 lielākās neatrisinātās fizikas noslēpumi
  • Top 10 lielākie sprādzieni
  • Attēli: pasaules labākās fizikas laboratorijas

Autortiesības 2017 SPACE.com , Purch kompānija. Visas tiesības aizsargātas. Šo materiālu nedrīkst publicēt, pārraidīt, pārrakstīt vai pārdalīt.