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物理学家发现亚原子释放能量的方式

日期:2017-11-20 来源:网友分享 作者:怪盗一支梅

物理学家宣布发现了一个如此强大的亚原子事件,研究人员想知道公开是否太危险。

爆炸事件?两人表示,两个被称为底部夸克的微小粒子理论上可以在强大的闪光中融合在一起。其结果是:一个更大的亚原子粒子,一个被称为核子的备用粒子,以及一堆能量溢出到宇宙中。这种“夸克爆炸”将是在氢弹核心中发生的单个核聚变反应的更强大的亚原子类比。

物理学家们发现,在亚原子水平上的能量以兆电子伏特(MeV)测量,当两个底夸克相互融合时,它们产生了高达138MeV的能量。这比在氢弹中发生的单个核聚变事件(全尺寸的炸弹爆炸包括数十亿次这些事件)强大约八倍。氢弹将小型氢原子核(称为氘核和氚核)熔合在一起,形成氦原子核,以及人类武库中最强大的爆炸。但根据“核武器档案 ”这个致力于收集有关核武器的研究和资料的网站,这些炸弹中的每一个反应都只能释放大约18 MeV 。这远远低于熔核底夸克138 MeV。

以色列特拉维夫大学的合作研究人员Marek Karliner告诉“实时科学”:“我必须承认,当我第一次意识到这种反应是可能的时候,我很害怕。“幸运的是,这只是一个小把戏。”

与聚变反应一样强大的是,一个单一的聚变本身并不是一件危险的事情。氢弹从连锁反应中获得了巨大的力量 - 一次又一次将大量的核和大量的核级联起来。

芝加哥大学的Karliner和Jonathan Rosner认为,底层夸克不可能实现这样的连锁反应,并且在发表之前,私下与同意的同事分享他们的见解。

Karliner说:“如果我认为这有一个微妙的时间,那么我就不会发表这个报告。

为了引发连锁反应,核弹制造商需要大量的颗粒物。而底夸克的一个重要特性使得它们不可能储备:它们在创造后仅仅1皮秒就会眨眼间出现,或者在大约一分之一盐的长度的一半时间内,光就会消失。经过这段时间之后,它们衰变成一种更为普遍和不那么活跃的亚原子粒子,称为上夸克。

科学家们说,在英里长的粒子加速器内产生底部夸克的单一聚变反应是可能的。但是即使在加速器内部,人们也无法组装足够多的夸克来破坏世界。所以不用担心底部的夸克炸弹

Karliner说,这一发现令人兴奋,因为这是第一个理论证明,可以将亚原子粒子以释放能量的方式融合在一起。在欧洲粒子物理研究所(位于日内瓦附近的大型粒子物理实验室)的大型强子对撞机(Large Hadron Collider)的实验中,这是物理学上非常小的粒子的全新领域。

这是物理学家如何做出这一发现的。

在欧洲核子研究组织(CERN),粒子以接近光速的速度在一个17英里长(27公里)的地下环附近拉链,然后互相碾压。然后科学家使用强大的计算机来筛选这些碰撞中的数据,并且有时会从这些研究中产生奇怪的粒子。6月份,这些碰撞事件中的数据中出现了一些特别奇怪的现象:一种是“双重感知的”重子,或者是中子和质子的庞大表亲,它本身由两个“底”和“顶”夸克的堂兄弟组成被称为“魅力”的夸克。

现在,与构成质子和中子的更常见的上夸克和下夸克相比,夸克夸克非常重。而当重粒子结合在一起的时候,它们会把大块的质量转换成结合能,在某些情况下会产生一堆逃逸到宇宙中的剩余能量。

当两个魅夸克相互融合时,Karliner和Rosner发现,这些粒子与约130MeV的能量结合,并以剩余能量(约占氘核 - 氚核融合能量的三分之二)吐出12MeV。这种迷人的融合是这种规模的粒子的第一个反应,这种粒子以这种方式发射能量,是昨天(11月1日)在“ 自然 ”杂志上发表的这项新研究的标题结果。

两个底部夸克的能量更高,它们以280MeV的能量结合,当它们熔合时吐出138MeV,是发现的两个反应中的第二个,也是更强大的。

到目前为止,这些反应完全是理论上的,并没有在实验室中得到证实。下一步应该尽快来。Karliner表示,他预计在未来几年内,CERN将会看到第一批实验。

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