Dalam gambar di bawah, anda dapat melihat awan cendawan dari letupan Ivy Mike tahun 1952, bom fusi pertama yang pernah meletup. Dalam proses peleburan dan pembelahan nukleus, tenaga kolosal dilepaskan, berkat yang saat ini kita gemetar dengan senjata nuklear. Baru-baru ini diketahui bahawa ahli fizik telah menemui reaksi subatomik yang lebih kuat daripada peleburan termonuklear, yang berlaku pada skala quark. Nasib baik, dia sepertinya tidak begitu sesuai untuk pembuatan senjata.
Ketika beberapa ahli fizik mengumumkan penemuan proses subatomik yang kuat, menjadi diketahui bahawa saintis ingin mengklasifikasikan penemuan itu, kerana boleh menjadi terlalu berbahaya bagi orang ramai.
Adakah terdapat letupan? Para saintis telah menunjukkan bahawa dua zarah kecil yang dikenali sebagai quark bawah dapat secara teoritis menyatu dalam letupan kuat. Hasilnya: zarah subatomik besar yang dikenali sebagai nukleon dan sekumpulan tenaga yang keluar ke alam semesta. "Letupan quark" ini dapat menjadi analog subatomik reaksi termonuklear yang lebih kuat yang berlaku di inti bom hidrogen.
Quark adalah zarah kecil yang saling melekat untuk membentuk neutron dan proton di dalam atom. Mereka hadir dalam enam versi, atau "rasa": atas, bawah, terpesona, aneh, paling atas (benar), dan paling bawah (menggemaskan).
Kejadian tenaga pada tahap subatomik diukur dalam megaelectronvolts (MeV), dan ketika dua kuark terendah bergabung, ahli fizik mendapati bahawa mereka memancarkan 138 MeV yang mengejutkan. Ini kira-kira lapan kali lebih kuat daripada peleburan nuklear tunggal yang berlaku dalam bom hidrogen (letupan bom skala penuh terdiri daripada berbilion peristiwa serupa). Bom hidrogen menyatukan nukleus hidrogen kecil - deuterium dan tritium - untuk membentuk inti helium dan letupan kuat. Tetapi setiap reaksi individu di dalam bom seperti itu hanya melepaskan 18 MeV, menurut Arkib Senjata Nuklear. Ini jauh lebih sedikit daripada pada gabungan quark terendah - 138 MeV.
"Saya harus mengakui, ketika saya pertama kali menyedari bahawa reaksi seperti itu mungkin berlaku, saya menjadi takut," kata salah seorang saintis, Marek Karliner dari Universiti Tel Aviv di Israel. "Nasib baik, itu tidak seburuk itu."
Dengan semua kekuatan tindak balas pelakuran, satu reaksi tidak begitu berbahaya. Bom hidrogen menarik kekuatannya yang menakutkan dari reaksi berantai - gabungan pelbagai inti sekaligus.
Video promosi:
Carliner dan Jonathan Rosner dari University of Chicago memutuskan bahawa reaksi berantai seperti itu tidak akan dapat dilakukan dengan quark yang comel, dan sebelum penerbitan mereka berkongsi keprihatinan mereka dengan rakan sekerja yang setuju dengan kesimpulan mereka.
"Sekiranya saya memikirkan mikrodetik mengenai penggunaan proses ketenteraan seperti itu, saya tidak akan menulis tentangnya," kata Carliner.
Untuk mencetuskan reaksi berantai, pembuat bom nuklear memerlukan bekalan zarah yang luar biasa. Ciri penting quark cantik adalah bahawa ia tidak dapat dikumpulkan dalam stok: mereka tidak lagi wujud setelah satu picosecond setelah penciptaan, dan selama ini cahaya hanya dapat menempuh setengah panjang butiran garam. Selepas waktu itu, quark yang cantik akan menjadi partikel subatomik yang lebih biasa dan kurang bertenaga - quark yang naik.
Anda boleh membuat reaksi terpisah dari peleburan quark cantik dalam tiub pemecut zarah sepanjang satu kilometer, kata mereka. Tetapi di dalam pemecut, mustahil untuk mengumpulkan sejumlah besar quark untuk menyebabkan kerosakan pada dunia. Oleh itu, tidak ada yang perlu dirisaukan.
Penemuan itu sendiri luar biasa kerana ini adalah bukti teoritis pertama bahawa zarah subatom dapat disintesis dengan pembebasan tenaga, kata Carliner. Ini adalah wilayah yang sama sekali baru dalam fizik zarah terkecil, yang dibuka berkat percubaan di Large Hadron Collider di CERN.
Ini adalah bagaimana ahli fizik sampai pada penemuan ini.
Di CERN, zarah bergerak di sekitar cincin 27 kilometer di bawah tanah dengan kelajuan cahaya dan kemudian bertembung. Para saintis kemudian menggunakan komputer yang kuat untuk menyaring data dari perlanggaran ini, dan zarah-zarah aneh kadang-kadang muncul dalam data tersebut. Sebagai contoh, pada bulan Jun, data menunjukkan baryon "dua kali ganda terpesona", atau sepupu besar dari neutron dan proton, yang terdiri daripada dua sepupu quark "cantik" dan "naik" - kuark "terpesona".
Quark terpesona sangat berat berbanding dengan quark atas dan bawah yang lebih biasa yang membentuk proton dan neutron. Dan apabila zarah-zarah berat mengikat satu sama lain, mereka mengubah sebahagian besar jisimnya menjadi tenaga pengikat, dan dalam beberapa kes meninggalkan tenaga yang melarikan diri ke alam semesta.
Carliner dan Rosner mendapati bahawa apabila dua quark terpesona bergabung, zarah-zarah itu mengikat dengan tenaga sebanyak 130 MeV dan mengeluarkan 12 MeV tenaga yang tinggal. Gabungan quark terpesona ini adalah tindak balas zarah pertama sebesar ini untuk melepaskan tenaga. Dia menjadi tesis utama kajian baru yang diterbitkan pada 1 November di jurnal Nature.
Gabungan dua quark yang lebih bertenaga, yang mengikat pada 280 MeV dan mengeluarkan 138 MeV ketika mereka bergabung, adalah yang kedua dan lebih kuat dari dua reaksi yang dijumpai. Walaupun mereka tetap teori dan tidak terbukti dalam keadaan eksperimen. Langkah seterusnya akan menyusul tidak lama lagi. Carliner berharap eksperimen pertama yang menunjukkan reaksi ini akan dilakukan di CERN dalam beberapa tahun akan datang.
Ilya Khel
