Pada gambar di bawah, Anda dapat melihat awan jamur dari ledakan Ivy Mike 1952, bom fusi pertama yang pernah meledak. Dalam proses fusi dan fisi inti, energi kolosal dilepaskan, berkat itu kita hari ini sangat takut pada senjata nuklir. Baru-baru ini diketahui bahwa fisikawan telah menemukan reaksi subatomik yang lebih bertenaga secara energetik daripada fusi termonuklir, yang terjadi pada skala quark. Untungnya, dia sepertinya tidak terlalu cocok untuk membuat senjata.
Ketika beberapa fisikawan mengumumkan penemuan proses subatom yang kuat, diketahui bahwa para ilmuwan ingin mengklasifikasikan penemuan tersebut, karena hal itu bisa terlalu berbahaya bagi publik.
Apakah ada ledakan? Para ilmuwan telah menunjukkan bahwa dua partikel kecil yang dikenal sebagai down quark secara teoritis dapat bergabung dalam ledakan yang kuat. Hasilnya: sebuah partikel subatomik besar yang dikenal sebagai nukleon dan sekelompok energi yang terciprat ke alam semesta. "Ledakan quark" ini bisa menjadi analog subatomik yang lebih kuat dari reaksi termonuklir yang terjadi di inti bom hidrogen.
Quark adalah partikel kecil yang menempel satu sama lain untuk membentuk neutron dan proton di dalam atom. Mereka datang dalam enam versi, atau "rasa": atas, bawah, pesona, aneh, paling atas (benar), dan paling bawah (menggemaskan).
Peristiwa energi di tingkat subatomik diukur dalam megaelektronvolt (MeV), dan ketika dua kuark terendah bergabung, fisikawan telah menemukan bahwa mereka memancarkan 138 MeV. Ini sekitar delapan kali lebih kuat daripada fusi nuklir tunggal yang terjadi pada bom hidrogen (ledakan bom skala penuh terdiri dari milyaran peristiwa serupa). Bom hidrogen menggabungkan inti hidrogen kecil - deuterium dan tritium - untuk membentuk inti helium dan meledak. Tetapi setiap reaksi individu di dalam bom semacam itu hanya melepaskan 18 MeV, menurut Arsip Senjata Nuklir. Ini jauh lebih sedikit dibandingkan dengan fusi quark terendah - 138 MeV.
“Harus saya akui, ketika saya pertama kali menyadari bahwa reaksi seperti itu mungkin terjadi, saya menjadi takut,” kata salah satu ilmuwan, Marek Karliner dari Universitas Tel Aviv di Israel. "Untungnya, tidak terlalu buruk."
Dengan semua kekuatan reaksi fusi, satu reaksi tidak terlalu berbahaya. Bom hidrogen mendapatkan kekuatan mengerikannya dari reaksi berantai - fusi berjenjang dari banyak inti sekaligus.
Video promosi:
Carliner dan Jonathan Rosner dari University of Chicago menetapkan bahwa reaksi berantai seperti itu tidak akan mungkin terjadi dengan quark yang lucu, dan sebelum publikasi mereka membagikan keprihatinan mereka dengan kolega yang setuju dengan kesimpulan mereka.
“Jika saya berpikir sejenak tentang penggunaan militer untuk proses semacam itu, saya tidak akan menulis tentang itu,” kata Carliner.
Untuk memicu reaksi berantai, pembuat bom nuklir membutuhkan pasokan partikel yang mengesankan. Properti penting quark cantik adalah bahwa mereka tidak dapat dikumpulkan dalam persediaan: mereka tidak ada lagi setelah satu pikodetik setelah penciptaan, dan selama waktu ini cahaya hanya dapat menempuh setengah panjang butiran garam. Setelah waktu itu, quark yang cantik membusuk menjadi jenis partikel subatomik yang lebih umum dan kurang energik - up quark.
Dimungkinkan untuk membuat reaksi terpisah dari fusi quark cantik dalam tabung akselerator partikel sepanjang satu kilometer, kata para ilmuwan. Tetapi bahkan di dalam akselerator, mustahil untuk mengakumulasi massa quark yang cukup besar untuk menyebabkan kerusakan pada dunia. Karena itu, tidak ada yang perlu dikhawatirkan.
Penemuan itu sendiri luar biasa karena ini adalah bukti teoretis pertama bahwa partikel subatom dapat disintesis dengan pelepasan energi, kata Carliner. Ini adalah wilayah yang benar-benar baru dalam fisika partikel terkecil, yang dibuka berkat percobaan di Large Hadron Collider di CERN.
Beginilah cara fisikawan sampai pada penemuan ini.
Di CERN, partikel bergerak di sekitar cincin 27 kilometer di bawah tanah dengan kecepatan cahaya dan kemudian bertabrakan. Para ilmuwan kemudian menggunakan komputer yang kuat untuk menyaring data dari tabrakan ini, dan partikel aneh terkadang muncul dalam data tersebut. Pada bulan Juni, misalnya, data menunjukkan baryon yang "terpesona ganda", atau sepupu besar dari neutron dan proton, yang terdiri dari dua sepupu quark "cantik" dan "naik" - quark "terpesona".
Quark yang terpesona sangat berat dibandingkan dengan quark atas dan bawah yang lebih umum yang menyusun proton dan neutron. Dan ketika partikel-partikel berat saling mengikat, mereka mengubah sebagian besar massa mereka menjadi energi pengikat, dan dalam beberapa kasus meninggalkan energi yang lepas ke alam semesta.
Carliner dan Rosner menemukan bahwa ketika dua quark yang terpesona bergabung, partikel-partikel tersebut terikat dengan energi dengan orde 130 MeV dan mengeluarkan 12 MeV dari energi yang tersisa. Perpaduan quark terpesona ini adalah reaksi partikel pertama sebesar ini untuk melepaskan energi. Dia menjadi tesis utama dari sebuah studi baru yang diterbitkan pada 1 November di jurnal Nature.
Fusi yang lebih energik dari dua quark cantik, yang mengikat pada 280 MeV dan mengeluarkan 138 MeV saat mereka bergabung, adalah yang kedua dan lebih kuat dari dua reaksi yang ditemukan. Sementara mereka tetap teoritis dan tidak terbukti dalam kondisi eksperimental. Langkah selanjutnya akan segera menyusul. Carliner berharap percobaan pertama yang mendemonstrasikan reaksi ini akan dilakukan di CERN dalam beberapa tahun mendatang.
Ilya Khel
