@ 2017.11.05 , 12:30

威力是氢弹八倍的夸克炸弹?发现这一现象的物理学家曾考虑隐瞒自己的研究成果

威力是氢弹八倍的夸克炸弹?发现这一现象的物理学家曾考虑隐瞒自己的研究成果
Credit 123RF

两位物理学家发现了一种全新的夸克(quark)相互作用的方式。这种夸克间的融合会释放如此多的能量,以至于研究人员一度决定不公开他们的研究结果,以免这项研究被用作人类毁灭世界的武器。

它本该是新原子能时代的一缕曙光,但是后来发现我们只不过是空欢喜/杞人忧天一场。

研究人员发现夸克这种新的作用方式产生的可被利用的能量有其上限。所以它不是未来新能源的绝佳备选者;好消息是,它也不会用来制作更强大的最新型核武器。

“我必须承认,当我第一次意识到这种反应是可行的时候,我很害怕,”特拉维夫大学的Marek Karliner告诉Live Science网站记者Rafi Letzter, “幸运的是,这只是一个小把戏。”

一个多世纪以来,我们已经知道,构成原子核的粒子被极大的能量所束缚。

分裂原子核,也就是俗称的核裂变,可以带来巨大的能量;将两个原子核强行结合到一起,能带来比裂变更大的能量,也就是所谓的核聚变。

Karliner和他的同事Jonathan L. Rosner对他们的发现检视再三——未来的能源或毁灭性的武器,更好的生存还是自我毁灭,这是一个问题。没有人可以责编科学家的谨慎。

他们这次并不是和质子中子这几个常见的对象打交道,这一次他们深入到更底层的构件中。夸克。物理学诺贝尔奖得主盖尔曼从爱尔兰作家乔伊斯的后现代主义杰作《芬尼根的守灵夜》中,“马克王高呼三声夸克”获得灵感,将物理学里最基本的粒子命名为夸克。

夸克有颜色、有味道、有方位……每三个夸克可以组成一个重子。重子是质子、种子这些粒子的统称。

质量转化为能量(谢谢你爱因斯坦!)是质子中子参与裂变和聚变,损失部分质量获得能量。所以把原子能中能量发生方式与这个新的亚原子过程进行比较,可以让我们了解到内部潜在的能量。

如果我们把氘(质子加上一个中子)和氚(质子加两个中子),用很大能量压缩到一起,我们将得到氦(两个质子和两个中子),以及一个逃逸的中子。

多亏了你的努力,我们现在有了17.6兆电子伏特的能量和一个氢弹。

最近LHC发现了魅夸克,Karliner和Letzter计算了的它们融合将释放12兆电子伏特。考虑它们那么小,这已经很了不起了。

但如果我们使用另一对重夸克呢?例如底夸克?惊人的138兆电子伏特。

相当于八个氢弹。可以想象,我们的物理学家当时倒抽了一口凉气,然后疯狂验算自己的公式。

或许我们发现了本世纪最大的能量电力来源,紧接着就是一朵前所未有巨大的蘑菇云升腾而起。

好吧,收回过于丰富的想象;事实证明,这两者都不会发生。

与原子不同,底夸克不能被推入烧瓶或封装到导弹里。他们只能存在粒子加速器中的原子消逝后的几皮秒中,1皮秒等于一万亿分之一(即10的负12次方)秒。然后转化为更轻的夸克。

或许未来有能力制造出夸克炸弹的只有好莱坞编剧和科幻小说作家。

但是,当我们怅然若失或者暗自庆幸时,单纯从科学角度来思考,这是对质量和能量本质的又一次惊人洞察,昭示了物质的行为在量子尺度上总是变得如此怪异。

这项研究发表在《Nature》上。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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