兩位物理學家宣佈了一項亞原子事件的發現，該事件非常強大，研究人員甚至懷疑公開是否過於危險。
爆炸性事件？ 這兩人表明，被稱為底夸克的兩個微小粒子理論上可以在強大的閃光中融合在一起。 結果是：一個更大的亞原子粒子，第二個備用粒子（稱為核子），以及大量能量溢位到宇宙中。 這種“夸克爆炸”將是氫彈核心中發生的單個核聚變反應的更強大的亞原子類似物。
夸克是微小的粒子，通常結合在一起構成原子內部的中子和質子。它們有六種型別或“味”：上、下、頂、底、奇異和粲。
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亞原子能級的高能事件以兆電子伏特 (MeV) 為單位進行測量，物理學家發現，當兩個底夸克融合時，它們會產生驚人的 138 MeV。 這大約是 氫彈中發生的 單個核聚變事件的八倍威力（全面的炸彈爆炸由數十億次此類事件組成）。 氫彈將被稱為氘核和氚核的微小氫核融合在一起，產生氦核，以及人類武器庫中最強大的爆炸。 但根據 核武器檔案 網站（一個致力於收集核武器研究和資料的網站）的資料，炸彈內部的每次單獨反應僅釋放約 18 MeV 的能量。 這遠低於融合底夸克的 138 MeV。 [超越希格斯玻色子：宇宙中可能潛伏的 5 種難以捉摸的粒子]
以色列特拉維夫大學的共同研究員 Marek Karliner 告訴 Live Science：“我必須承認，當我第一次意識到這種反應是可能的時候，我很害怕。” “但是，幸運的是，這只是一個花招。”
儘管聚變反應非常強大，但單獨一次聚變本身並不危險。 氫彈的巨大威力來自鏈式反應——大量原子核一次又一次的級聯聚變。
芝加哥大學的 Karliner 和 Jonathan Rosner 確定，底夸克不可能發生這種鏈式反應，並且在發表之前，他們私下與同事分享了他們的見解，同事們也同意了。
卡利納說：“如果我有一微秒認為這有任何軍事用途，我就不會發表它。”
為了引發鏈式反應，核彈製造者需要大量儲備粒子。 底夸克的一個重要特性使它們無法儲存：它們在產生後僅 1 皮秒就會消失，或者大約是光傳播一粒鹽長度一半的時間。 在那段時間之後，它們會衰變成一種更常見、能量更低的亞原子粒子，稱為上夸克。
科學家說，在數英里長的粒子加速器內部，可能可以產生底夸克的單次聚變反應。 但研究人員表示，即使在加速器內部，也無法組裝足夠大的夸克質量來對外界造成任何損害。 因此，無需擔心底夸克炸彈。 [關於夸克的 7 個奇怪的事實]
不過，卡利納表示，這一發現令人興奮，因為它是第一個理論證明，亞原子粒子可以以釋放能量的方式融合在一起。 這是非常微小粒子物理學中的全新領域，這得益於在 日內瓦附近的大型粒子物理實驗室 CERN 的大型強子對撞機 中進行的一項實驗。
以下是物理學家們做出這項發現的過程。
在 CERN，粒子以接近光速的速度在 17 英里長（27 公里）的地下環形隧道中飛馳，然後相互碰撞。 然後，科學家們使用強大的計算機篩選這些碰撞產生的資料，有時會從研究中發現奇怪的粒子。 6 月，其中一次碰撞的資料中出現了一些特別奇怪的東西：一個“雙粲”重子，或者說是中子和質子的龐大近親，它本身由“底”夸克和“頂”夸克的兩個近親組成，被稱為“粲”夸克。
現在，與構成質子和中子的更常見的上夸克和下夸克相比，粲夸克非常重。 當重粒子結合在一起時，它們會將其大部分質量轉化為結合能，在某些情況下，還會產生大量剩餘能量逸出到宇宙中。 [古怪物理學：自然界中最酷的小粒子]
Karliner 和 Rosner 發現，當兩個粲夸克融合時，粒子以約 130 MeV 的能量結合，並釋放出 12 MeV 的剩餘能量（約佔氘-氚聚變能量的三分之二）。 這種粲聚變是首次發現的此尺度粒子以這種方式釋放能量的反應，並且是 11 月 1 日發表在 《自然》雜誌 上的新研究的頭條結果。
能量更高的兩個底夸克聚變（它們以 280 MeV 的能量結合，並在融合時釋放出 138 MeV 的能量）是發現的兩個反應中的第二個，也是更強大的一個。
到目前為止，這些反應完全是理論上的，尚未在實驗室中得到證實。 不過，下一步應該很快就會到來。 Karliner 表示，他預計在未來幾年內會在 CERN 看到首次展示這種反應的實驗。
編者按：本文已更新，以更正關於頂夸克構成中子和質子的說法。 上夸克和下夸克構成質子和中子。
最初發表於 Live Science。
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