Fúze kvarků generuje dosud nepředstavitelné množství energie, více než jaderná fúze

07. 11. 2017
Fyzika Částicová fyzika LHC

Dvěma vědcům na univerzitách v Tel Avivu a Chicagu se podařilo teoreticky prokázat masivní množství energie uvolňované při interakci subatomárních částic známých jako kvarky. Při tomto subatomárním ekvivalentu jaderné fúze dochází k uvolnění až osmkrát většího množství energie než u vodíkové bomby. Tento objev přináší nové světlo do interakcí subatomárních částic a jejich potenciálního využití. Výsledky práce Marka Karlinera a Jonathana Rosnera byly publikovány ve vědeckém magazínu Nature.

Higgsův boson

Higgsův boson - Simulovaný model výstupu CMS detektoru LHC. Na obrázku je simulovaná kolize protonů, která vyústila ve vznik higgsova bosonu, který se následně rozpadl na dva hadrony a dva elektrony.



Kvarky jsou ve standardním modelu fyziky základními stavebními částicemi, ze kterých vznikají baryony jako jsou například protony, nejdou tedy dělit na menší částice. existuje však několik druhů a lze je vzájemně kombinovat při čemž vznikají různé jiné subatomární částice. Kalkulacemi se Karliner a Rosner dobrali k závěru, že sloučením dvou spodních kvarků (bottom quarks) vzniká masivní množství energie.

Energie uvolňovaná při takových reakcích se měří v megaelektronvoltech (MeV). Ve vodíkové bombě, nejsilnější sestrojené zbrani, kde dochází ke slučování dvou forem jader vodíku - deuteria a tritia, dochází k uvolnění 18 MeV při vzniku atomu helia. Při fúzi dvou spodních kvarků dochází k uvolnění 138 MeV energie.

Nejprve se vědci ostýchali výsledky své práce publikovat, obávali se zneužití pro vojenské účely, podobně jako tomu bylo u atomové bomby. Fúze kvarků totiž nápadně připomíná reakci, která probíhá ve vodíkové bombě, kde dochází ke slučování jader vodíku za uvolňování velkého množství energie. Na rozdíl od vodíku ale kvarky existují po tak krátkou dobu (pouhou pikosekundu), že je řetězová reakce v podstatě vyloučena a tak se aplikace kvarkové fúze do bomby dá jen těžko realizovat.

Aktuálně nebylo kvarkové fúze ještě dosaženo, zatím jde o pouhé teoretické kalkulace. Podle vědců by ale mělo být možné tyto podmínky replikovat v urychlovači částic LHC, kde jsou rozbíjeny protony na menší částice a kvarky tam vznikají. Ani v LHC ale nebude možné sloučit tolik kvarků, aby byla "exploze" ničivě silná.
Líbí se Vám tento článek?

Podpořte tento web sdílením našeho obsahu.

Více informací k tématu
Chcete vědět o dalším článku?

Následujte nás na sociálních sítích.

Další zprávy z kategorie Částicová fyzika

Výzkumníkům v CERNu se podařilo dosáhnout prvního urychlení elektronů v plazmové vlně

03. 09. 2018 (novější než zobrazený článek)

Kolaboraci vědců AWAKE se podařilo poprvé urychlit elektrony s pomocí vlnového pole generovaného protony procházejícími plazmatem. Jde o první výsledky zcela nového přístupu k urychlování částic ve vědeckých experimentech. Tento přístup by mohl v budoucnu nahradit dosavadní postupy aplikované v dnešních nejsilnějších urychlovačích. Výsledky experimentu byly publikovány v srpnovém čísle magazínu Nature.

celý článek

Po šesti letech od objevu higgsova bosonu vědci pozorovali jeho teoreticky nejčastější rozpad

29. 08. 2018 (novější než zobrazený článek)

Po šesti letech od objevu higgsova bosonu vědci pozorovali jeho teoreticky nejčastější rozpadVe velkém hadronovém urychlovači (LHC) se vědci věnují studiu fundamentálních částic, které tvoří běžnou hmotu kolem nás, tedy atomy, protony, kvarky a další. Jednou z takových částic je také higgsův boson, jehož existenci se v roce 2012 podařilo právě v LHC potvrdit. Jde o částici, která dává hmotě hmotnost a šlo o jednu z posledních důležitých částic hmoty předpovězených standardním modelem fyziky. Nyní se vědcům podařilo pozorovat rozpad higgsova bosonu na spodní kvarky, podle předpovědí standardního modelu by mělo jít o nejčastější výsledek jeho rozpadu. Od objevení higgsova bosonu před šesti lety však tento rozpad zatím nepozorovali.

celý článek

Nová metoda na výrobu samostatných fotonů může pomoci ve studiu kvantové fyziky

01. 08. 2018 (novější než zobrazený článek)

Nová metoda na výrobu samostatných fotonů může pomoci ve studiu kvantové fyzikySamostatné fotony se hodí pro studování kvantových efektů nebo fungující kvantový počítač. Jejich příprava však nebyla nikdy snadná, proto vědci uvítali demonstraci nové metody, díky které lze emitovat proud samostatných fotonů. Oproti běžné metodě využívá ta nová polarizovaného laseru, což umožňuje snadnější výrobu většího množství samostatných fotonů. Studie popisující nový postup byla publikována v magazínu Physical Review Letters.

celý článek

Vědci poprvé pozorovali rozpad higgsova bosonu na dva b qarky

11. 07. 2018 (novější než zobrazený článek)

Vědci poprvé pozorovali rozpad higgsova bosonu na dva b qarkyVědci pracující na velkém hadronovém urychlovači částic LHC detekovali rozpad higgsova bosonu na pár b qarků - akce, která byla předpovězena standardním modelem fyziky. Podle modelu by měl rozpad nastávat zhruba v 60 % reakcí, vědcům se ale doteď nedařilo jej detekovat. Higgsův boson byl objeven v roce 2012 a jde o subatomární částici která dává ostatním částicím hmotnost.

Data z teleskopu NuSTAR naznačují, že hvězda Eta Carinae produkuje kosmické záření

06. 07. 2018 (novější než zobrazený článek)

Data z teleskopu NuSTAR naznačují, že hvězda Eta Carinae produkuje kosmické zářeníPodle nové studie vzniká při interakci slunečních větrů dvojice masivních hvězd Eta Carinae rentgenové a gama záření a zároveň také kosmické záření. Podle Kenji Hamaguchiho z Goddardova vesmírného střediska, který je vedoucím autorem této studie, jde o další ze zdrojů kosmického záření vedle supernov. K novým závěrům astrofyzikům pomohla data z vesmírných rentgenových teleskopů NuSTAR a XMM-Newton a teleskopu Fermi, který detekuje gama záření.

celý článek

Až třetina hmoty ve vesmíru se doposud ukrývala, měla by se nacházet v mezigalaktickém prostoru

25. 06. 2018 (novější než zobrazený článek)

Až třetina hmoty ve vesmíru se doposud ukrývala, měla by se nacházet v mezigalaktickém prostoruVesmír se podle pozorování astronomů skládá z temné energie (68 %), temné hmoty (27 %) a běžné (baryonické) hmoty (5 %). Při studiu počátků vesmíru však vědci odhadli množství vytvořené běžné hmoty ve velkém třesku o celou třetinu větší, než kolik dokáží astronomové pozorovat dnešními teleskopy. Podle nové studie se chybějící hmota z počátku vesmíru nachází v mezihvězdném prostoru v řídkých oblacích plynů. Nejde však o temnou hmotu, která je pravděpodobně tvořena zcela jinými, exotickými subatomárními částicemi, ale o hmotu běžnou, která je tvořena baryony, mezi které patří také protony a neutrony.

celý článek

Vědci vypočítali zatím nejpřesněji nukleonovou vazbu, která určuje životnost neutronů

30. 05. 2018 (novější než zobrazený článek)

S pomocí výkonných superpočítačů se vědcům v Lawrence Berkeley National Laboratory podařilo doposud nejpřesněji určit nukleonovou axiální vazbu, která významně ovlivňuje dobu rozpadu neutronu na méně masivní částice. Nukleonová axiální vazba určuje sílu interakce, která zapříčiňuje rozpad neutronů na protony a může tak být využita k předpovězení životnosti neutronu. Výsledky výzkumu byly publikovány v magazínu Nature.

celý článek