Wetenschappers hebben de eerste aanwijzingen gevonden dat quarks, subatomaire deeltjes, met elkaar kunnen versmelten en tientallen keren meer energie kunnen afgeven dan reacties in het binnenste van sterren, aldus een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
“Botsingen van tetraquarks zouden moeten leiden tot het vrijkomen van ongeveer 200 MeV aan energie, wat ongeveer 10 keer meer is dan aanleiding geven tot thermonucleaire reacties. Dergelijke reacties hebben tot op heden geen praktische toepassing, aangezien de deeltjes waarin ze kunnen optreden een extreem korte levensduur hebben. Aan de andere kant wijst dit alles op de mogelijkheid van het bestaan van stabiele exotische materie, bestaande uit 'mooie' quarks, ” zei Gerald Miller, een natuurkundige aan de Universiteit van Washington in Seattle, in een commentaar op de ontdekking.
Volgens moderne concepten zijn alle elementaire deeltjes samengesteld uit kleine objecten die natuurkundigen quarks noemen. Protonen, neutronen en andere "zware" deeltjes die baryonen worden genoemd, bevatten drie quarks. Hun kleinere tegenhangers, de zogenaamde mesonen, bevatten twee elementen - de 'gewone' quark en het antiquark, het basisbestanddeel van antimaterie.
In principe sluiten de huidige fysische theorieën de mogelijkheid niet uit dat er elementaire deeltjes bestaan, bestaande uit vier of zelfs vijf quarks van verschillende "kleuren". Relatief recent zijn wetenschappers begonnen met het vinden van tekenen van het bestaan van dergelijke deeltjes, tetraquarks en pentaquarks, waarvan sporen zijn gevonden bij de LHC en bij de Tevatron-collider.
Hun ontdekking, evenals de ontdekking van het exotische xi-baryon, een superzwaar deeltje met een dubbele positieve lading, deed Marek Karliner en Jonathan Rosner, theoretisch fysici aan de Universiteit van Tel Aviv en Chicago, zich afvragen hoe ze deeltjes zoals deze, en waarom ze ongewoon lang stabiel blijven.
Bij het analyseren van hun eigenschappen kwamen wetenschappers tot de conclusie dat tetraquarks en xy-baryons gevormd zouden moeten worden tijdens de botsingen van andere, relatief lichte onstabiele elementaire deeltjes, waarbij de quarks erin met elkaar zullen interageren, 'van plaats veranderen', energie verliezen en meer vormen zware deeltjes.
De fusie van twee lambda-baryons met één zware en twee lichte quarks zal bijvoorbeeld leiden tot de productie van xy-baryons met twee zware en één lichte quark, en één neutron, bestaande uit drie lichte quarks, evenals het vrijkomen van veel energie.
Evenzo merken natuurkundigen op dat de botsing van twee B-mesonen, deeltjes die tegenwoordig worden beschouwd als een "venster" naar de wereld van de "nieuwe fysica", zal leiden tot de geboorte van zware tetraquarks en de afgifte van een vergelijkbare hoeveelheid energie, evenals gammastraling.
Promotie video:
Dit proces is, zoals wetenschappers opmerken, een soort analoog van thermonucleaire reacties in het binnenste van de zon en andere sterren - waterstof, helium en andere lichte elementen in hun centrum botsen constant en combineren zich tot zwaardere elementen zoals zuurstof, lithium, koolstof of ijzer, waarbij ze tegelijkertijd vrijkomen. enorme hoeveelheden energie. In de regel geldt dat hoe zwaarder de quarks in de botsende deeltjes zijn, hoe meer energie er vrijkomt bij de "thermoquark" -reactie.
Er zijn nog geen praktische, inclusief militaire, toepassingen voor deze ontdekkingen, maar het suggereert dat in het heelal theoretisch clusters van exotische, maar stabiele materie of deeltjes, bijna volledig bestaande uit b-quarks of andere zware subatomaire deeltjes, kunnen bestaan. Hun ontdekking, concluderen wetenschappers, zou moderne theorieën over de geboorte en evolutie van het heelal volledig kunnen veranderen.
