De Subatomaire Ontdekking Die Natuurkundigen Beschouwden Als Geheim Houden

{h1}

Een paar natuurkundigen hebben een subatomaire, waterstofbomachtige fusie-gebeurtenis ontdekt die zo krachtig is dat de onderzoekers zich afvroegen of het te gevaarlijk was om ze openbaar te maken.

Een paar fysici kondigden de ontdekking aan van een subatomaire gebeurtenis die zo krachtig was dat de onderzoekers zich afvroegen of het te gevaarlijk was om openbaar te maken.

Het explosieve evenement? Het duo toonde aan dat twee minuscule deeltjes die bekend staan ​​als bottom-quarks, theoretisch samen kunnen smelten in een krachtige flits. Het resultaat: een groter subatomair deeltje, een tweede, reserve-deeltje dat bekend staat als een nucleon en een hele puinhoop aan energie die het universum binnendringt. Deze "quarksplosie" zou een nog krachtiger subatomair analoog zijn van de individuele kernfusiereacties die plaatsvinden in de kernen van waterstofbommen.

Quarks zijn minuscule deeltjes die meestal samen worden gevonden om de neutronen en protonen in atomen samen te stellen. Ze zijn er in zes versies of "smaken": op, neer, boven, onder, vreemd en charmant.

Energetische gebeurtenissen op subatomair niveau worden gemeten in megaelectronvolts (MeV), en wanneer twee bodemquarks samensmelten, vonden de fysici dat ze maar liefst 138 MeV produceren. Dat is ongeveer acht keer krachtiger dan een van de individuele kernfusiegebeurtenissen die plaatsvinden in waterstofbommen (een grootschalige bomontploffing bestaat uit miljarden van deze gebeurtenissen). H-bommen smelten samen met kleine waterstofkernen bekend als deuteronen en tritonen om heliumkernen te maken, samen met de krachtigste explosies in het menselijke arsenaal. Maar elk van die individuele reacties binnen de bommen geeft slechts ongeveer 18 MeV vrij, volgens het Nuclear Weapon Archive, een website die is gewijd aan het verzamelen van onderzoek en gegevens over kernwapens. Dat is veel minder dan de MeV van de fusing bottom quarks. [Beyond Higgs: 5 ongrijpbare deeltjes die zich in het heelal kunnen bevinden]

"Ik moet toegeven dat toen ik me voor het eerst realiseerde dat een dergelijke reactie mogelijk was, ik bang was," vertelde mede-onderzoeker Marek Karliner van de Universiteit van Tel Aviv in Israël aan WordsSideKick.com. "Maar gelukkig is het een one-trick pony."

Hoe krachtig fusiereacties ook zijn, een enkele fusie alleen is helemaal niet gevaarlijk. Waterstofbommen ontlenen hun enorme kracht aan kettingreacties - de trapsgewijze versmelting van heel veel kernen tegelijk.

Karliner en Jonathan Rosner van de Universiteit van Chicago stelden vast dat een dergelijke kettingreactie niet mogelijk zou zijn met bottom-quarks en deelden, voorafgaand aan publicatie, privé hun inzichten met collega's, die het eens waren.

"Als ik voor een microseconde dacht dat dit enige militaire toepassingen had, zou ik het niet hebben gepubliceerd," zei Karliner.

Om een ​​kettingreactie op te wekken hebben kernbommenmakers grote voorraden deeltjes nodig. En een belangrijke eigenschap van bottom-quarks maakt het onmogelijk om ze te stockpile: ze knipogen uit het bestaan, slechts 1 picoseconde nadat ze zijn gemaakt, of in de tijd dat het licht kost om de helft van de lengte van een enkele korrel zout af te leggen. Na die tijd vervallen ze in een veel algemener en minder energetisch soort subatomair deeltje, bekend als de up-quark.

Het zou mogelijk kunnen zijn om enkele fusiereacties van bodemquarks in mijlenlange deeltjesversnellers te genereren, aldus de wetenschappers. Maar zelfs in een versneller kon men niet een voldoende grote massa van quarks samenstellen om enige schade aan te richten in de wereld, aldus de onderzoekers. U hoeft zich dus geen zorgen te maken over bottom quark-bommen. [7 vreemde feiten over quarks]

De ontdekking is echter opwindend, omdat het het eerste theoretische bewijs is dat het mogelijk is om subatomaire deeltjes samen te smelten op manieren die energie afgeven, zei Karliner. Dat is een gloednieuw gebied in de fysica van zeer kleine deeltjes, mogelijk gemaakt door een experiment in de Large Hadron Collider op CERN, het enorme deeltjesfysica laboratorium in de buurt van Genève.

Hier is hoe de natuurkundigen deze ontdekking deden.

Bij CERN, deeltjes zip rond een 17-mijl lange (27 kilometer) ondergrondse ring op bijna lichtsnelheid voordat ze tegen elkaar botsen. De wetenschappers gebruiken vervolgens krachtige computers om de gegevens van die botsingen te doorzoeken, en soms komen er vreemde deeltjes uit dat onderzoek naar voren. In juni dook er iets vreemds op in de gegevens van een van die botsingen: een 'dubbel gecharmeerde' baryon, of een omvangrijke neef van het neutron en proton, zelf bestaande uit twee neven van de 'onderste' en 'bovenste' quarks bekend als "charm" quarks.

Charm quarks zijn nu erg zwaar in vergelijking met de meer algemene quarks op en neer die deel uitmaken van protonen en neutronen. En wanneer zware deeltjes aan elkaar binden, zetten ze een groot deel van hun massa om in bindende energie, en produceren ze in sommige gevallen een stelletje overgebleven energie die ontsnapt in het universum. [Wacky Physics: de coolste kleine deeltjes in de natuur]

Wanneer twee charme-quarks samensmelten, ontdekten Karliner en Rosner, binden de deeltjes met een energie van ongeveer 130 MeV en spuwen 12 MeV uit in overgebleven energie (ongeveer twee derde van de energie van deuteron-triton-fusie). Die gecharmeerde fusie was de eerste reactie van deeltjes op deze schaal die ooit op deze manier energie bleek uit te stralen, en is het belangrijkste resultaat van de nieuwe studie, die gisteren (1 november) in het tijdschrift Nature is gepubliceerd.

De nog energiekere fusie van twee bodemquarks, die met een energie van 280 MeV binden en 138 MeV uitspugen wanneer ze samensmelten, is de tweede en krachtiger van de twee reacties die werden ontdekt.

Tot nu toe zijn deze reacties volledig theoretisch en zijn ze niet in een laboratorium gedemonstreerd. Die volgende stap moet echter snel komen.Karliner zei dat hij verwachtte dat de eerste experimenten deze reactie bij CERN de komende jaren zouden laten zien.

Opmerking van de uitgever: Dit artikel is bijgewerkt om een ​​uitspraak te corrigeren waarin staat dat topquarks neutronen en protonen vormen. Op en neer quarks vormen protonen en neutronen.

Oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.


Video Supplement: A theory of everything | Garrett Lisi.




Onderzoek


Wat Is Het Grootste Gebouw Ter Wereld?
Wat Is Het Grootste Gebouw Ter Wereld?

Hond Jaagt Stok, Orka Achtervolgt Hond
Hond Jaagt Stok, Orka Achtervolgt Hond

Science Nieuws


Planten Zien Af ​​Voor Defensiedoeleinden
Planten Zien Af ​​Voor Defensiedoeleinden

Verwoestende Texas Tornado'S Gezien Door Satelliet
Verwoestende Texas Tornado'S Gezien Door Satelliet

Ernesto Spotted By Satellite, Could Hurricane Worden
Ernesto Spotted By Satellite, Could Hurricane Worden

Marla Spivak: Een Wetenschapper Met Een Echte Bij In Haar Motorkap
Marla Spivak: Een Wetenschapper Met Een Echte Bij In Haar Motorkap

Draag Tunnels Die Onder De Snelweg Van Georgia Moeten Worden Gebouwd
Draag Tunnels Die Onder De Snelweg Van Georgia Moeten Worden Gebouwd


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com