Vesti.lv: «Хорошо, что кварки связаны». Ученые рассказали о субатомном оружии

  • Imanta,
  • Melānija,
  • Архип,
  • Макар,
  • Михаил
Гороскоп
Поиск на VESTI.LV Поиск на VESTI.LVRSSFacebookЛента новостей


Гороскоп
Люблю! Люблю! «Сегодня» «Сегодня» Reklama.lv Reklama.lv Видео Видео bb.lv bb.lv Программа Программа


«Хорошо, что кварки связаны». Ученые рассказали о субатомном оружии

Размер текста Aa Aa
Техно / наука
РИА Новости 11:38, 3 августа, 2018

Теоретики полагают, что во Вселенной существует кварковое вещество. Оно образует звезды, блуждает по космосу, достигая Земли в виде страпелек, на мгновение возникает в ускорителях. Найдется ли кваркам и энергии их взаимодействия практическое применение — в материале РИА Новости.



Все, что мы видим вокруг — почва, деревья, животные, люди, — на базовом уровне состоит из кварков. И у них очень необычные свойства.

Кварки не существуют по отдельности, а образуют агрегаты, например, протоны и нейтроны в ядрах обычного вещества. Между собой кварки связаны чудовищными силами, разорвать которые способны только мощнейшие ускорители. Ничего более крепкого, чем удерживающее кварки сильное взаимодействие, в природе нет.

«Вакуум — это наша среда обитания, в которую мы все погружены. Раньше считали, что пространство абсолютно пустое. Теперь поняли: так не бывает. Пространство всегда чем-нибудь заполнено. Его можно очистить от посторонних частиц, но не до конца. Что-то в любом случае остается, в том числе хиггсовский, глюонный конденсаты», — рассказывает доктор физико-математических наук Сергей Баранов, ведущий научный сотрудник лаборатории взаимодействия излучения с веществом ФИАН.

Вакуумные конденсаты равномерно разлиты в пространстве, словно вода в пруду, приводит аналогию ученый. Когда вода спокойная, мы ее не замечаем. Подул ветер — пошла волна, которую мы и наблюдаем.

Если в хиггсовском конденсате вязнут частицы с электрическим зарядом, то в глюонном — только с цветным. У кварка есть оба, поэтому его масса складывается из двух источников.

Кварки неделимы, их по праву можно назвать истинными кирпичиками мироздания. Стандартная модель описывает шесть типов кварков в трех поколениях. Самый тяжелый — топ-кварк — может появиться только в мощнейших ускорителях (Теватрон, БАК).

Можно ли расщепить кварки

Кварки и глюонный конденсат взаимодействуют благодаря особой характеристике — цвету. Конечно, это совсем не то, что мы называем цветом в нашей реальности.

«Цветной заряд похож на электрический, только сложнее устроен. Силовые электрические линии располагаются гуще или реже — в зависимости от расстояния до носителя заряда. У цветного заряда картина иная. Все силовые линии стянуты в узкий шнурок, соединяющий два цветных заряда. Толщина у него постоянная. Это означает, что напряжение поля между зарядами не меняется с расстоянием. Строго говоря, разъединить кварки нельзя, потому что нужно затратить бесконечную энергию», — поясняет Баранов.

Однако природа устроена более хитро. В ускорителе кварки растягивают связывающий их силовой шнурок, и в какой-то момент он просто рвется, потому что так энергетически выгоднее. При этом на концах шнурков образуются новые кварки с массой, равной затраченной на разрыв энергии. И возникает всегда тоже пара — на цветном шнурке. Это называется конфайнментом.

«Очень хорошо, что кварки так связаны. Если бы они вылетали из ядра, образовалась бы ужасная кварковая бомба с энергией больше, чем при ядерном взрыве. Дефект массы близок к ста процентам», — говорит Олег Теряев, начальник отдела физики высоких энергий ОИЯИ (Дубна).

Конфайнмент ставит крест на кварковой бомбе. Расщепить кварковые агрегаты и запустить цепную реакцию их распада с выделением энергии, по аналогии с ядерным распадом, нельзя.

«Энергия в кварках не запасается, а превращается во множество родившихся в этом столкновении частиц. Пока это игрушки для ума, от которых практической выгоды не видно», — заключает Сергей Баранов.

Что если рассмотреть не распад кварков, а их синтез? Согласно опубликованной в Nature статье физиков из Израиля и США, слияние двух странных кварков (так называют одну из их разновидностей) с образованием дикварка сопровождается выходом энергии 12 мегаэлектронвольт. Это чуть меньше, чем при слиянии ядер дейтерия и трития с образованием ядра гелия — реакции, используемой в водородной бомбе. Слияние двух более тяжелых B-кварков даст 138 мегаэлектронвольт.

Однако кварковый синтез слишком стремителен, чтобы успеть его куда-то упаковать или как-то удержать.

Идею кваркового или мезонного (кварк-антикваркового) оружия обсуждали в годы холодной войны, но быстро признали несостоятельной. Ее удел — научная фантастика.

Вот как говорится об этом в романе Сергея Лукьяненко «Лорд с планеты Земля»: «Кварковая бомба использовалась для одной-единственной цели. И применяли ее лишь дважды, после чего самые воинственные миры галактики присоединились к договору о запрещении такого оружия. Кварковая бомба уничтожала целую планету. Защиты от нее не существовало».

«Если кидать в кварковое вещество обычное, то оно превратится в кварковое, причем с выделением энергии. Часть унесет нейтрино, часть пойдет в тепло», — рассуждает доктор физико-математических наук Сергей Попов, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга.

И добавляет, что совсем поглотить наш мир кварковое вещество не сможет. Оно заряжено положительно, как и атомные ядра. Следовательно, заряд будет накапливаться, и кварковое пожирание материи в какой-то момент затормозится.

«От заряда придется избавляться. Можно, в принципе, придумать как. Почему бы и нет? Ученые пытаются обсуждать даже, как черпать энергию из расширяющейся Вселенной. Мы не знаем, реализуется ли такой процесс в природе, удастся ли им манипулировать. Но понимая, что проблемы технические, а не фундаментальные, я не могу не допустить эту идею в фантастическом романе», — говорит ученый.

Гипотезу о кварках выдвинули в 1964 году американские ученые. Уже через год советские физики Дмитрий Иваненко и Дмитрий Курдгелаидзе предположили, что при некоторых условиях кварки могут существовать по отдельности (произойдет деконфайнмент). Следовательно, они способны образовывать вещество и звезды. Попытки найти в космосе такие объекты пока не увенчались успехом, однако это не значит, что их нет.

«Возможно, какие-то из нейтронных звезд — кварковые с тоненькой оболочкой обычного вещества», — объясняет Сергей Попов.

Нейтронные звезды очень плотные. Их радиус — всего десятки километров. Не исключено, что внутренняя часть состоит из отдельных кварков. Теоретически возможны и целиком кварковые звезды с радиусом шесть-восемь километров.

«Если сближать нейтроны, произойдет обобществление кварков, образуется кварковое ядро во внутренней части звезды. В разных моделях такие ядра возникают. Но на нынешней стадии развития наблюдательной астрофизики ни подтвердить, ни опровергнуть это нельзя», — уточняет Олег Теряев.

Как устроены компактные звезды
Зачерпните мне кварков

«На очень короткое время кварковое вещество возникает в столкновениях тяжелых ионов, например, золота. Как образуются разные фазы у воды — жидкость, лед, пар. Кварковое вещество представляет собой такую фазу. Примеси ее возникают в разных процессах — как маленькие капельки», — продолжает ученый.

Эксперименты с кварковым веществом и кварк-глюонной плазмой уже проводятся. Принципиально новый подход к проблеме применят в Дубне на строящемся коллайдере NICA. Но все это очень короткоживущие процессы, о которых физики узнают косвенным путем. Наблюдать кварковое вещество напрямую, скорее всего, не получится.

Можно ли его вообще как-то обнаружить?

«Была красивая идея — найти вещество, вылетающее при слиянии кварковых звезд. В отличие от нейтронного, кварковое вещество способно оставаться в стабильном состоянии. Оно разлетается в виде страпелек — странных капелек — от английского термина strangelet. Возникают такие аномальные штуки, которые могут зафиксировать детекторы космических лучей по необычному отношению массы к заряду», — говорит Сергей Попов.

Другая идея состояла в том, чтобы уловить следы страпелек, пробивающих Землю насквозь.

Масса меняет структуру пространства-времени

«Их плотность, если округлить, в десять раз больше ядерной. При большой массе они могут быть очень компактными, почти как черные дыры. Страпелька, пролетев Землю со скоростью примерно пятьсот километров в секунду, вызовет слабую сейсмичность. Соответственно, искали сигналы сейсмографов, расположенных далеко друг от друга на прямой линии», — рассказывает астрофизик.

Какое-то время общественность волновал вопрос, не опасны ли страпельки. Эдварду Виттену, американскому физику-теоретику, автору гипотезы о кусках кварковой материи, блуждающей во Вселенной со времен Большого взрыва, пришлось разъяснять, что странные капельки не опаснее кислорода в атмосфере. Впрочем, их так и не обнаружили.

«Изучение кварков — это приобретение фундаментального знания, применимого в ядерной энергетике», — считает Олег Теряев.

По его мнению, кварковую материю следует рассматривать как нечто промежуточное, катализатор чего-то. Капельки кварков хоть и маленькие, возможно, пригодятся в каком-то типе реакций.

Читать все комментарии (0)

Читать все комментарии

Добавить комментарий

Анонимные комментарии

Добавить

Ответить

Анонимные комментарии

Добавить


Также в категории

Читайте также

Lifenews Американское TV: США победили в войне коммунистическую Японию

Соведущая телепрограммы Fox & Friends Эйнсли Ирхардт продемонстрировала «блестящее» знание мировой истории в попытке доказать величие Америки. Журналистка заявила, что её стране удалось разгромить «коммунистическую Японию», которая в реальности никогда не существовала, пишет ИноТВ.

Lifenews Рекорд Раймонда Паулса: от Галкина до Prāta Vētra

Раймонд Паулс за один вечер успел выступить на шоу Максима Галкина в Юрмале, а затем на концерте Prāta Vētra.

Наша Латвия Заключительный день Праздника Риги: саммит барабанщиков и праздник молока

В программе заключительного дня Праздника Риги — 4-й Балтийский саммит барабанщиков, праздник молока, концерты, цирковые представления, соревнования и ярмарки, сообщили агентству ЛЕТА в Рижской думе.

В мире Впервые в США губернатором может стать трансгендер

Демократы штата Вермонт выдвинули на пост губернатора трансгендера Кристин Холлквист, открыто нападающую на христианство в Twitter, передаёт Fox News. Как отмечает консервативный журналист Чедвик Мур, о политической программе Холлквист почти ничего не известно, но её прославляют уже за то, что она трансгендер.

«Сегодня» Учимся деликатной ловле

Настоящий мастер должен уметь ловить рыбу не только во время жора и не только там, где клюет у всех. Он обязан поймать даже тогда, когда «не клюет», и даже там, где «рыбы нет». Я беру в кавычки эти слова, поскольку далеко не всегда отсутствие улова в садке служит им подтверждением. Не знаю кому как, но лично мне интереснее разобраться с капризным клевом, пусть и поймать в итоге не очень много, нежели бездумно набивать садок активной и неприхотливой рыбой. Именно о такой деликатной ловле мы и поговорим сегодня.

В мире Бутину отправили в новую американскую тюрьму в кандалах

Россиянку Марию Бутину этапировали в кандалах в тюрьму, находящуюся в американской Александрии. Там ее навестили российские дипломаты, сообщили в посольстве РФ в США.

Lifenews Удар ЗРК «Бук» по зданию в Киеве попал на видео

В сети появилось кадры инцидента в Киеве, где после репетиции парада ко Дню независимости зенитный ракетный комплекс (ЗРК) «Бук» врезался в здание бизнес-центра. Видео опубликовано в YouTube.

Экономика «Продавцов нет, а те, кто есть грубы»: покупатель пожаловался на Depo

"Хотели купить ковер, взяли товар и понесли на кассу, где была очередь. Отстояли очередь, в итоге кассир не могла пробить товар, так как не было наклейки с штрихкодом. Послала нас обратно разбератся с этим самим с консультантом того отдела, — жалуется один из посетителей резекненского магазина сети стройматериалов Depo на судзибас.лв, пишет Press.lv.

Люблю! Зачем носят красную нить на запястье?

Наверняка, ты хотя бы раз встречала человека, у которого повязана красная нить в области запястья. И, скорее всего, задавалась вопросом, что это значит? Многие зарубежные и отечественные знаменитости также задают эту моду: Мадонна, Бритни Спирс и Рианна, Филипп Киркоров, Вера Брежнева, Светлана Лобода, Лера Кудрявцева и многие другие звезды носят красную нить. Откуда пошел этот тренд и зачем носят красную нитку на запястье руки?