Forskare har hittat de första antydningarna att kvarkar, subatomära partiklar, kan smälta i varandra och frigöra tiotals gånger mer energi än reaktioner producerar i stjärnornas inre, enligt en artikel publicerad i tidskriften Nature.
”Kollisioner av tetrakvarker bör leda till frisättning av cirka 200 MeV-energi, vilket är ungefär tio gånger mer än att ge upphov till termonukleära reaktioner. Hittills har sådana reaktioner ingen praktisk tillämpning, eftersom partiklarna i vilka de kan förekomma har en extremt kort livslängd. Å andra sidan pekar allt detta på möjligheten att det finns en stabil exotisk materia, bestående av "vackra" kvarkar ", säger Gerald Miller, en fysiker vid University of Washington i Seattle och kommenterade upptäckten.
Enligt moderna begrepp består alla elementära partiklar av små föremål som fysiker kallar kvarkar. Protoner, neutroner och andra "tunga" partiklar som kallas baryoner innehåller tre kvarker. Deras mindre motsvarigheter, de så kallade mesonerna, innehåller två element - den "vanliga" kvarken och antikvarken, den grundläggande beståndsdelen i antimateria.
I princip utesluter de fysiska teorier som finns idag inte möjligheten att elementära partiklar som består av fyra eller till och med fem kvarker i olika "färger" kan existera. Relativt nyligen började forskare hitta tecken på förekomsten av sådana partiklar, tetraquarks och pentaquarks, vars spår hittades vid LHC och vid Tevatron-kollidern.
Deras upptäckt, liksom upptäckten av den exotiska xi-baryonen, en superhög partikel med en dubbel positiv laddning, fick Marek Karliner och Jonathan Rosner, teoretiska fysiker vid University of Tel Aviv och Chicago, att undra hur de kan partiklar som detta, och varför de förblir stabila under en ovanligt lång tid.
Genom att analysera deras egenskaper kom forskarna till slutsatsen att tetrakvarker och xy-baryoner skulle bildas under kollisioner med andra, relativt lätta instabila elementarpartiklar, under vilka kvarkerna inuti dem kommer att interagera med varandra, "byta plats", förlora energi och bilda mer tunga partiklar.
Till exempel kommer sammanslagningen av två lambda-baryoner, innehållande en tung och två lätta kvarkar, att leda till produktion av xy-baryoner som innehåller två tunga och en lätta kvark, och en neutron, bestående av tre lätta kvarkar, samt frisläppande mycket energi.
Likaså konstaterar fysiker att kollisionen mellan två B-mesoner, partiklar som idag betraktas som ett "fönster" till världen av "ny fysik", kommer att leda till födelsen av tunga tetrakvarker och frisättning av en liknande mängd energi, liksom gammastrålning.
Kampanjvideo:
Denna process, som forskare noterar, är en slags analog av termonukleära reaktioner i det inre av solen och andra stjärnor - väte, helium och andra ljuselement i deras centrum kolliderar ständigt och kombineras till tyngre element som syre, litium, kol eller järn, samtidigt som de släpps ut enorma mängder energi. Ju tyngre kvarkar inuti de kolliderande partiklarna, desto mer energi kommer att frigöras i "termoquark" -reaktionen.
Det finns inga praktiska, inklusive militära, applikationer för denna upptäckt ännu, men det antyder att det i universum teoretiskt sett kan finnas kluster av exotiska men samtidigt stabila ämnen eller partiklar, nästan helt bestående av b-kvark eller andra tunga subatomära partiklar. Deras upptäckt, konstaterar forskare, kan helt vända moderna teorier om universums födelse och utveckling.
