Naukowcy odkryli pierwsze wskazówki, że kwarki, cząstki subatomowe, mogą łączyć się ze sobą i uwalniać dziesiątki razy więcej energii niż reakcje we wnętrzach gwiazd - wynika z artykułu opublikowanego w czasopiśmie Nature.
„Zderzenia tetrakwarków powinny doprowadzić do uwolnienia około 200 MeV energii, czyli około 10 razy więcej niż wywołanie reakcji termojądrowych. Do tej pory takie reakcje nie mają praktycznego zastosowania, ponieważ cząsteczki, w których mogą wystąpić, mają wyjątkowo krótki okres życia. Z drugiej strony wszystko to wskazuje na możliwość istnienia stabilnej materii egzotycznej, składającej się z „ładnych” kwarków”- powiedział Gerald Miller, fizyk z University of Washington w Seattle, komentując odkrycie.
Zgodnie ze współczesnymi koncepcjami wszystkie cząstki elementarne składają się z małych obiektów, które fizycy nazywają kwarkami. Protony, neutrony i inne „ciężkie” cząstki zwane barionami zawierają trzy kwarki. Ich mniejsze odpowiedniki, tak zwane mezony, zawierają dwa pierwiastki - „zwykły” kwark i antykwark, podstawowy składnik antymaterii.
W zasadzie istniejące dziś teorie fizyczne nie wykluczają, że mogą istnieć cząstki elementarne, składające się z czterech, a nawet pięciu kwarków o różnych „kolorach”. Stosunkowo niedawno naukowcy zaczęli znajdować oznaki istnienia takich cząstek, tetrakwarków i pentakwarków, których ślady znaleziono w LHC i przy zderzaczu Tevatron.
Ich odkrycie, a także odkrycie egzotycznego xi-barionu, superciężkiej cząstki o podwójnym ładunku dodatnim, skłoniło Marka Karlinera i Jonathana Rosnera, fizyków teoretycznych z Uniwersytetu w Tel Awiwie i Chicago, do zastanowienia się, jak mogliby takie cząstki i dlaczego pozostają stabilne przez niezwykle długi czas.
Analizując ich właściwości, naukowcy doszli do wniosku, że tetrakwarki i xy-bariony powinny powstawać podczas zderzeń innych, stosunkowo lekkich niestabilnych cząstek elementarnych, podczas których kwarki wewnątrz nich będą ze sobą oddziaływać, „zamieniają się”, tracą energię i tworzą ciężkie cząstki.
Na przykład połączenie dwóch barionów lambda, zawierających jeden ciężki i dwa lekkie kwarki, doprowadzi do powstania xy-barionów zawierających dwa ciężkie i jeden lekki kwark oraz jeden neutron, składający się z trzech lekkich kwarków, a także uwolnienie dużó energii.
Podobnie fizycy zauważają, że zderzenie dwóch mezonów B, cząstek uważanych obecnie za „okno” do świata „nowej fizyki”, doprowadzi do narodzin ciężkich tetrakwarków i uwolnienia podobnej ilości energii, jak również promieniowania gamma.
Film promocyjny:
Proces ten, jak zauważają naukowcy, jest rodzajem analogu reakcji termojądrowych we wnętrzu Słońca i innych gwiazd - wodór, hel i inne lekkie pierwiastki w ich centrum nieustannie zderzają się i łączą w cięższe pierwiastki, takie jak tlen, lit, węgiel czy żelazo, jednocześnie uwalniając ogromne ilości energii. Z reguły im cięższe kwarki wewnątrz zderzających się cząstek, tym więcej energii zostanie uwolnione w reakcji „termokwark”.
Nie ma jeszcze praktycznych, w tym militarnych, zastosowań tych odkryć, ale sugeruje, że teoretycznie we Wszechświecie mogą istnieć skupiska egzotycznej, ale stabilnej materii lub cząstek, prawie w całości składających się z kwarków b lub innych ciężkich cząstek subatomowych. Naukowcy podsumowują, że ich odkrycie może całkowicie zmienić współczesne teorie dotyczące narodzin i ewolucji Wszechświata.