二人の物理学者は、非常に強力な亜原子事象の発見を発表しました。研究者は、それを公開するのは危険すぎるのではないかと考えました。
爆発的な出来事？デュオは、ボトムクォークとして知られている2つの小さな粒子が理論的に強力なフラッシュで融合できることを示しました。結果：より大きなサブ原子粒子、核子として知られる2番目の予備粒子、および宇宙全体にこぼれるエネルギーの全体の混乱。この「クォーク爆発」は、水素爆弾のコアで発生する個々の核融合反応のさらに強力な亜原子類似物です。
クォークは小さな粒子であり、通常は原子の内部で中性子と陽子を構成するために互いにくっついています。彼らは6つのバージョンまたは「フレーバー」：アップ、ダウン、トップ、ボトム、ストレンジ、チャームで提供されます。
原子レベルでのエネルギー事象はメガエレクトロボルト（MeV）で測定され、物理学者が見つけた2つの下クォークが融合すると、なんと138 MeVを生成します。これは、水素爆弾で発生する個々の核融合イベントの1つよりも約8倍強力です（実物爆弾の爆風は、これらのイベントの数十億で構成されています）。 H爆弾は、重陽子やトリトンと呼ばれる小さな水素原子核を融合させて、人間の兵器の中で最も強力な爆発とともに、ヘリウム原子核を作成します。しかし、核兵器に関する研究とデータの収集に特化したウェブサイト、Nuclear Weapon Archiveによると、爆弾内部の個々の反応はそれぞれ約18 MeVしか放出しません。これは、融合ボトムクォークの138 MeVをはるかに下回ります。
イスラエルのテルアビブ大学の共同研究者であるマレクカーライナー氏はライブサイエンスに、「そのような反応が可能であることに最初に気づいたとき、私は怖かったことを認めなければなりません」と語った。 「でも、幸運なことに、それはワン・トリックのポニーです。」
核融合反応が強力であるのと同じように、核融合の単一のインスタンスはそれ自体では危険ではありません。水素爆弾は、連鎖反応から膨大な力を引き出します-たくさんの原子核とたくさんの原子核が同時に連鎖的に融合します。
シカゴ大学のKarlinerとJonathan Rosnerは、このような連鎖反応はボトムクォークでは不可能だと判断し、公開する前に、意見を共有した同僚と非公開で共有しました。
「ミリ秒でこれに軍事用のアプリケーションがあると思っていたら、それを公開しなかっただろう」とカーライナー氏は語った。
連鎖反応を起こすために、核爆弾製造業者は大量の粒子の備蓄を必要とします。そして、ボトムクォークの重要な特性は、それらを備蓄することを不可能にします：彼らは、それらが作成されてからちょうど1ピコ秒、またはほぼ単一の塩の粒の長さの半分を移動するのに光がかかる時間で存在からウィンクアウトします。その期間が過ぎると、それらは崩壊して、はるかに一般的でエネルギーの少ない種類の素粒子になり、アップクォークと呼ばれます。
科学者達は、マイル長の粒子加速器内でボトムクォークの単一核融合反応を発生させることが可能かもしれないと述べた。しかし、加速器の内部でさえ、世界にダメージを与えるのに十分な大きさのクォークを集めることはできなかった、と研究者たちは言った。したがって、ボトムクォーク爆弾を心配する必要はありません。
ただし、この発見はエキサイティングです。なぜなら、これは、エネルギーを放出する方法で亜原子粒子を融合させることが可能であるという最初の理論的証拠であるためです。これは、非常に小さな粒子の物理学におけるまったく新しい領域であり、ジュネーブ近くの大規模な粒子物理学研究所であるCERNのラージハドロンコライダーでの実験によって可能になりました。
これが物理学者がこの発見をした方法です。
CERNでは、粒子が互いに衝突する前に、ほぼ光速で長さ17マイル（27キロメートル）の地下リングを飛び回ります。その後、科学者は強力なコンピューターを使用して、これらの衝突からのデータをふるいにかけ、その研究から奇妙な粒子が現れることがあります。 6月に、これらの衝突の1つからのデータで特に奇妙なことが判明しました。「二重にチャームされた」バリオン、または中性子と陽子のかさばるいとこは、それ自体が「下」と「上」のクォークの2つの従兄弟で構成されていました「チャーム」クォークとして知られています。
現在、チャームクォークは、陽子と中性子を構成するより一般的なアップクォークとダウンクォークに比べて非常に重いです。そして重い粒子が結合すると、それらは質量の大きなチャンクを結合エネルギーに変換し、場合によっては、宇宙に逃げる残りのエネルギーの束を生成します。
KarlinerとRosnerが発見した2つのチャームクォークが融合すると、粒子は約130 MeVのエネルギーで結合し、残りのエネルギー（重陽子-トリトン核融合のエネルギーの約3分の2）で12 MeVを吐き出します。その魅力的な融合は、この方法でエネルギーを放出することが判明したこのスケールでの粒子の最初の反応であり、昨日（11月1日）にNature誌に掲載された新しい研究の見出しの結果です。
280 MeVのエネルギーで結合し、融合すると138 MeVを吐き出す2つのボトムクォークのさらにエネルギー的な融合は、発見された2つの反応のうち2番目で、より強力です。
これまでのところ、これらの反応は完全に理論的なものであり、実験室では実証されていません。その次のステップはすぐに来るはずです。カーライナー氏は、CERNでこの反応を示す最初の実験が今後数年以内に見られると期待していると語った。
編集者注： この記事は、トップクォークが中性子と陽子を構成しているという声明を修正するために更新されました。上下のクォークは陽子と中性子を構成します。
