两位物理学家宣布了一项亚原子事件的发现，该事件非常强大，研究人员甚至怀疑公开是否过于危险。
爆炸性事件？ 这两人表明，被称为底夸克的两个微小粒子理论上可以在强大的闪光中融合在一起。 结果是：一个更大的亚原子粒子，第二个备用粒子（称为核子），以及大量能量溢出到宇宙中。 这种“夸克爆炸”将是氢弹核心中发生的单个核聚变反应的更强大的亚原子类似物。
夸克是微小的粒子，通常结合在一起构成原子内部的中子和质子。它们有六种类型或“味”：上、下、顶、底、奇异和粲。
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亚原子能级的高能事件以兆电子伏特 (MeV) 为单位进行测量，物理学家发现，当两个底夸克融合时，它们会产生惊人的 138 MeV。 这大约是 氢弹中发生的 单个核聚变事件的八倍威力（全面的炸弹爆炸由数十亿次此类事件组成）。 氢弹将被称为氘核和氚核的微小氢核融合在一起，产生氦核，以及人类武器库中最强大的爆炸。 但根据 核武器档案 网站（一个致力于收集核武器研究和数据的网站）的数据，炸弹内部的每次单独反应仅释放约 18 MeV 的能量。 这远低于融合底夸克的 138 MeV。 [超越希格斯玻色子：宇宙中可能潜伏的 5 种难以捉摸的粒子]
以色列特拉维夫大学的共同研究员 Marek Karliner 告诉 Live Science：“我必须承认，当我第一次意识到这种反应是可能的时候，我很害怕。” “但是，幸运的是，这只是一个花招。”
尽管聚变反应非常强大，但单独一次聚变本身并不危险。 氢弹的巨大威力来自链式反应——大量原子核一次又一次的级联聚变。
芝加哥大学的 Karliner 和 Jonathan Rosner 确定，底夸克不可能发生这种链式反应，并且在发表之前，他们私下与同事分享了他们的见解，同事们也同意了。
卡利纳说：“如果我有一微秒认为这有任何军事用途，我就不会发表它。”
为了引发链式反应，核弹制造者需要大量储备粒子。 底夸克的一个重要特性使它们无法储存：它们在产生后仅 1 皮秒就会消失，或者大约是光传播一粒盐长度一半的时间。 在那段时间之后，它们会衰变成一种更常见、能量更低的亚原子粒子，称为上夸克。
科学家说，在数英里长的粒子加速器内部，可能可以产生底夸克的单次聚变反应。 但研究人员表示，即使在加速器内部，也无法组装足够大的夸克质量来对外界造成任何损害。 因此，无需担心底夸克炸弹。 [关于夸克的 7 个奇怪的事实]
不过，卡利纳表示，这一发现令人兴奋，因为它是第一个理论证明，亚原子粒子可以以释放能量的方式融合在一起。 这是非常微小粒子物理学中的全新领域，这得益于在 日内瓦附近的大型粒子物理实验室 CERN 的大型强子对撞机 中进行的一项实验。
以下是物理学家们做出这项发现的过程。
在 CERN，粒子以接近光速的速度在 17 英里长（27 公里）的地下环形隧道中飞驰，然后相互碰撞。 然后，科学家们使用强大的计算机筛选这些碰撞产生的数据，有时会从研究中发现奇怪的粒子。 6 月，其中一次碰撞的数据中出现了一些特别奇怪的东西：一个“双粲”重子，或者说是中子和质子的庞大近亲，它本身由“底”夸克和“顶”夸克的两个近亲组成，被称为“粲”夸克。
现在，与构成质子和中子的更常见的上夸克和下夸克相比，粲夸克非常重。 当重粒子结合在一起时，它们会将其大部分质量转化为结合能，在某些情况下，还会产生大量剩余能量逸出到宇宙中。 [古怪物理学：自然界中最酷的小粒子]
Karliner 和 Rosner 发现，当两个粲夸克融合时，粒子以约 130 MeV 的能量结合，并释放出 12 MeV 的剩余能量（约占氘-氚聚变能量的三分之二）。 这种粲聚变是首次发现的此尺度粒子以这种方式释放能量的反应，并且是 11 月 1 日发表在 《自然》杂志 上的新研究的头条结果。
能量更高的两个底夸克聚变（它们以 280 MeV 的能量结合，并在融合时释放出 138 MeV 的能量）是发现的两个反应中的第二个，也是更强大的一个。
到目前为止，这些反应完全是理论上的，尚未在实验室中得到证实。 不过，下一步应该很快就会到来。 Karliner 表示，他预计在未来几年内会在 CERN 看到首次展示这种反应的实验。
编者按：本文已更新，以更正关于顶夸克构成中子和质子的说法。 上夸克和下夸克构成质子和中子。
最初发表于 Live Science。
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