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

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.

Image credit:

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.