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摘要:一对物理学家宣布发现了一个威力巨大的亚原子事件,以至于研究人员怀疑公开它是否太危险。这种“夸克暴裂”将是在氢弹核内发生的单个核聚变反应的一种更强大的亚原子模拟。在这段时间之后,它们衰变为一种更常见、能量更低的亚原子粒子,称为上夸克。科学家们说,在数英里长的粒子加速器中,可能会产生下夸克的单次核聚变反应。
一对物理学家宣布发现了一个威力巨大的亚原子事件,以至于研究人员怀疑公开它是否太危险。
爆炸事件?这两个实验表明,两个被称为底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:一个较大的亚原子粒子,第二个,被称为核子的备用粒子,以及一团散落到宇宙中的能量。这种“夸克暴裂”将是在氢弹核内发生的单个核聚变反应的一种更强大的亚原子模拟。
夸克是通常被发现粘在一起构成原子内中子和质子的微小粒子。它们有六个版本或“味道”:上、下、上、下、奇怪和迷人。
亚原子水平的能量事件是用兆伏电子伏特(MeV)测量的,物理学家发现,当两个底部夸克融合时,它们会产生高达138mev的能量。这比在氢弹中发生的单个核聚变事件(由数十亿个这样的事件组成的全面炸弹爆炸)的威力要大8倍。氢弹将被称为氘核和氚核的微小氢原子核融合在一起,产生氦原子核,同时产生人类武器库中最强大的爆炸。但根据专门收集核武器研究和数据的网站“核武器档案”的数据,炸弹内部的每一个反应只释放出约18兆电子伏。这远小于底部融合夸克的138mev。以色列特拉维夫大学(Tel Aviv University)的联合研究员马雷克•卡尔林(Marek Karliner)对《生活科学》(Live Science)表示:“除了希格斯粒子之外,还有5种可能潜伏在宇宙中的难以捉摸的粒子。”不过,幸运的是,它是一匹“一招到位”的小马。
和核聚变反应一样强大,一个单独的核聚变实例一点也不危险。氢弹的巨大能量来源于连锁反应——大量和大量原子核同时发生的级联聚变。
Karliner和芝加哥大学的Jonathan Rosner认为底部夸克不可能发生连锁反应,在发表之前,私下里与同事们分享了他们的见解,他们也同意了这一点。
“如果我一微秒认为这有任何 ... 应用,我就不会发表它了,”卡尔林说。
要引发连锁反应,核弹制造者需要大量的粒子储备。而底部夸克的一个重要属性使得它们不可能储存:它们在被创造出来之后,仅在1皮秒内消失,或者在光到达一半盐的一半的时间内眨眼。在这段时间之后,它们衰变为一种更常见、能量更低的亚原子粒子,称为上夸克。
科学家们说,在数英里长的粒子加速器中,可能会产生下夸克的单次核聚变反应。但研究人员说,即使在加速器内,人们也无法组装足够大质量的夸克来对世界造成任何损害。所以没必要担心底部夸克炸弹。[7夸克的奇怪事实]
这个发现是令人兴奋的,尽管如此,因为这是第一个理论证明,有可能以释放能量的方式将亚原子粒子融合在一起,Karliner说。这是非常微小粒子物理学中的一个崭新领域,在日内瓦附近的大型强子对撞机上的一个实验使之成为可能。
这是物理学家们是如何发现的。
在欧洲核子研究所,粒子在附近一个17英里长(27公里)的地下环上运动在互相撞击之前的光速。然后,科学家们使用功能强大的计算机来筛选来自这些碰撞的数据,而奇怪的粒子有时也会从这项研究中出现。六月份的时候g在其中一次碰撞的数据中发现了特别奇怪的现象:一个“双魅力”重子,或者中子和质子的一个大表亲,它本身由两个“底部”和“顶部”夸克组成,这两个夸克被称为“魅力”夸克。
现在,与组成质子和中子的上下夸克相比,魅力夸克非常重。当重粒子结合在一起时,它们会将一大块质量转化为结合能,在某些情况下,会产生一束剩余的能量逃逸到宇宙中。[古怪的物理:自然界最酷的小粒子]
当两个魅力夸克融合时,Karliner和Rosner发现,粒子结合的能量约为130mev,并在剩余能量(约为氘-氚核聚变能量的三分之二)中吐出12mev。这种迷人的聚变是首次发现这种尺度的粒子以这种方式释放能量,这是昨天(11月1日)发表在《自然》杂志上的最新研究的主要结果。
是两个底部夸克的能量更大的聚变,两个底部夸克的结合能量为280mev,在聚变时吐出138mev第二个,也是发现的两个反应中更强大的一个。
到目前为止,这些反应完全是理论上的,还没有在实验室中得到证实。下一步应该会很快到来。Karliner说,他希望在未来几年内看到第一个实验显示CERN的这种反应。
编者注:这篇文章被更新以修正一个说法,即顶部夸克组成中子和质子。上下夸克组成质子和中子。
最初发表在《生命科学》杂志上。
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