Sepasang ahli fizik mengumumkan penemuan peristiwa subatom yang begitu kuat sehingga para penyelidik tertanya-tanya sama ada ia terlalu berbahaya untuk membuat orang ramai.
Acara letupan? Kedua-duanya menunjukkan bahawa dua zarah kecil yang dikenali sebagai kuark bawah dapat secara teori bersatu bersama dalam kilat yang kuat. Hasilnya: zarah subatom yang lebih besar, zarah ganti kedua, yang dikenali sebagai nukleon, dan keadaan huru-hara yang melimpah ke alam semesta. "Quarksplosion" ini akan menjadi analog subatomik yang lebih kuat dari tindak balas gabungan nuklear individu yang berlaku di teras bom hidrogen.
Quarks adalah zarah-zarah kecil yang biasanya didapati berpaut bersama untuk membentuk neutron dan proton di dalam atom. Mereka datang dalam enam versi atau "rasa": atas, bawah, atas, bawah, pelik dan pesona.
Peristiwa-peristiwa yang bertenaga di tingkat subatomik diukur dalam megaelectronvolts (MeV), dan apabila dua kuar bawah bersudut, para ahli fizik didapati, mereka menghasilkan 138 MeV kekalahan. Itu kira-kira lapan kali lebih kuat daripada salah satu peristiwa gabungan nuklear yang berlaku di dalam bom hidrogen (letupan bom berskala penuh terdiri daripada berbilion peristiwa ini). Bom bom bersama-sama bersama-sama nukleus hidrogen kecil yang dikenali sebagai deuterons dan tritons untuk mewujudkan nukleus helium, bersama-sama dengan letupan paling kuat dalam senjata manusia. Tetapi setiap tindak balas individu di dalam bom melepaskan hanya kira-kira 18 MeV, menurut Arkib Senjata Nuklear, laman web yang dikhaskan untuk mengumpul penyelidikan dan data mengenai senjata nuklear. Ini jauh lebih rendah daripada quark bawah fusing '138 MeV.
"Saya harus mengakui bahawa apabila saya mula sedar bahawa reaksi sedemikian mungkin, saya takut," kata penyelidik penyelidik Marek Karliner dari Tel Aviv University di Israel kepada Live Science. "Tetapi, bernasib baik, ia adalah kuda satu-trik."
Sebagaimana kuatnya tindak balas fusion adalah, contoh gabungan gabungan sendiri tidak sama sekali berbahaya. Bom hidrogen menghasilkan kuasa besar mereka daripada tindak balas rantaian - peleburan banyak dan banyak nukleus sekaligus.
Karliner dan Jonathan Rosner, dari University of Chicago, memutuskan bahawa tindak balas rantaian itu tidak akan mungkin dilakukan dengan quark bawah, dan, sebelum penerbitan, berkongsi pendapat secara persendirian dengan rakan-rakan, yang bersetuju.
"Sekiranya saya fikir satu mikrosek bahawa ini mempunyai sebarang aplikasi tentera, saya tidak akan menerbitkannya," kata Karliner.
Untuk mencetuskan tindak balas rantai, pembuat bom nuklear memerlukan zarah simpanan besar. Dan sifat penting kuark bawah menjadikan mereka tidak mungkin untuk menyimpan: Mereka berkeliaran hanya 1 pikosekon selepas mereka diciptakan, atau dalam masa yang diperlukan cahaya untuk perjalanan separuh panjang satu garam garam. Selepas tempoh itu, mereka merosot ke dalam zarah subatom yang lebih biasa dan kurang energik, yang dikenali sebagai quark up.
Mungkin mungkin untuk menghasilkan reaksi fusion tunggal kuark bawah di dalam pemecut zarah panjang, kata para saintis. Tetapi walaupun di dalam pemecut, seseorang tidak dapat memasang jisim quarks yang cukup besar untuk melakukan apa-apa kerosakan di dunia, kata para penyelidik. Oleh itu, tidak perlu risau tentang bom quark bawah.
Penemuan ini menarik, walaupun, kerana ia adalah bukti teori pertama yang mungkin untuk melepaskan zarah-zarah subatomik bersama-sama dengan cara yang melepaskan tenaga, kata Karliner. Itulah wilayah baru dalam fizik zarah yang sangat kecil, dimungkinkan oleh percubaan dalam Large Hadron Collider di CERN, makmal zarah-fizik besar-besaran berhampiran Geneva.
Begini bagaimana ahli fizik membuat penemuan ini.
Di CERN, zarah berpusat di sekitar cincin bawah tanah sepanjang 17 kilometer dengan kelajuan cahaya dekat sebelum menghancurkan satu sama lain. Para saintis kemudiannya menggunakan komputer berkuasa untuk menyaring data dari pelanggaran tersebut, dan zarah aneh kadang-kadang muncul dari penyelidikan itu. Pada bulan Jun, sesuatu yang aneh sekali muncul dalam data dari salah satu perlanggaran: baryon "ganda terpesona", atau sepupu besar neutron dan proton, sendiri terdiri daripada dua sepupu dari quark "bawah" dan "atas" dikenali sebagai quarks "daya tarikan".
Sekarang, quark pesona sangat berat berbanding quarks yang lebih biasa dan turun yang membentuk proton dan neutron. Dan apabila zarah-zarah berat diikat bersama, mereka mengubah sebahagian besar jisim mereka menjadi tenaga mengikat, dan dalam beberapa kes, menghasilkan sekumpulan energi sisa yang melarikan diri ke alam semesta.
Apabila dua quark pesona bersudut, Karliner dan Rosner mendapati, zarah mengikat dengan tenaga kira-kira 130 MeV dan meludahkan 12 MeV dalam tenaga yang tersisa (kira-kira dua pertiga daripada tenaga deuteron-triton fusion). Pelepasan yang terpesona adalah tindak balas pertama zarah pada skala ini yang pernah ditemui untuk memancarkan tenaga dengan cara ini, dan merupakan hasil tajuk kajian baru yang diterbitkan semalam (Nov. 1) dalam jurnal Nature.
Gabungan yang lebih bertenaga dua kuark bawah, yang mengikat dengan tenaga 280 MeV dan meludah 138 MeV ketika mereka berserakan, adalah yang kedua, dan lebih kuat dari dua tindak balas yang ditemui.
Setakat ini, reaksi-reaksi ini sepenuhnya teori dan tidak ditunjukkan dalam makmal. Langkah seterusnya sepatutnya datang tidak lama lagi. Karliner berkata beliau menjangkakan untuk melihat eksperimen pertama menunjukkan reaksi ini di CERN dalam beberapa tahun akan datang.
Nota Editor: Artikel ini telah dikemaskini untuk membetulkan kenyataan yang mengatakan bahawa quark teratas membentuk neutron dan proton. Kuark atas dan ke bawah membentuk proton dan neutron.
