Me ei ehmunud ja pommi ei saa: kvarkide ühinemisel tekib rohkelt energiat ({{commentsTotal}})

Raskematest kvarkidest koosnevate osakeste liitumisel tekib palju energiat.
Raskematest kvarkidest koosnevate osakeste liitumisel tekib palju energiat. Autor/allikas: Inhabitat

Kergeid aatomeid kõrgel rõhul ja temperatuuril kokku pressides saavad need ühineda omavahel suuremaks aatomituumaks. Tuumasünteesi käigus vallandub määratus koguses energiat. Teoreetikud näitavad, et midagi sarnast saab juhtuda ka aine ehituskivideks olevate kvarkidega ja veelgi energeetilisemalt. Leiul pole hetkel aga absoluutselt mitte mingisugust praktilist väärtust.

"Ei mingeid pomme, ei mingit uut energiaallikat – seda ei saa praegu millekski kasutada. Võib-olla leiab meie kirjeldatud protsess aset mõnes äärmuslikus astrofüüsikalises keskkonnas, kuid me ei ole ka selles praegu kindlad," rõhutas uurimuse juhtivautor Marek Karliner, Tel Avivi ülikooli füüsikaprofessor.

Karlineri ja ta kolleegi Jonathan Roseneri töö puudutab kõige raskemaid jagamatuid aineosakesi ehk kvarke. Neist kõige kergematest, üles (u) ja alla (d) kvarkidest, koosnevad neutronid ja prootonid. Tuumaosakesed, mis on omakorda aatomite ja seega kogu inimesi ümbritseva nähtava maailma peamiseks koostisosaks. Raskemad elementaarosakesed, c-kvargid (charm), s-kvargid (strange), t-kvargid (top) ja b-kvargid (beauty või bottom) tekivad seevastu peaasjalikult ainult osakestekiirendites. Isegi seal lagunevad need pea momentaalselt kergemateks aineosakesteks.

Lühikese ajavahemiku jooksul jõuavad need moodustada aga teiste omasuguste ja kergemate kvarkidega liitosakesi. 2017. aasta alguses teatasidki Suure Tuumaosakeste Põrguti juures töötavad teadlased, et nägid kolmest kvargist koosnevat osakest Ξcc++ ehk topeltlaetud topeltsarmikat xi osakest. See koosnes ühest üles-kvargist ja kahest keskmise massiga c-kvargist.


Karliner ja Rosener leidsid protsessi, mis sarnaneb tuumasünteesile (vasakul). Erinevalt kahe üliraske vesiniku aatomituuma ühinemisele teevad seda kaks raskemat sorti sisaldavat liitosakest. Näiteks saab tekkida kahest c-, d- ja u-kvarki sisaldavast osakesest osakes Ξcc++ ja neutron. Selle tulemusel vallandub suures koguses energiat. 


"Leid ei tulnud kellelegi erilise üllatusena. Meie, vähemalt teoreetikud olid veendunud, et see peab olemas olema. Muidugi me oleme ka nagu kanad, kes iga päev uusi mune munevad, ja eksperimentaatorid on võrreldavad sigadega, kes annavad endast kõik ja peavad lõpuks kindla peale välja minema. See on aktiivselt osalemise ja pühendumise vähe," märkis Karliner kujundlikult.

Osakese olemasolu kinnitamine pani ta mõtlema aga tõsisemalt võimalusele, et kiirendis saab tekkida ka raskematest ja rohkematest kvarkidest koosnevaid stabiilseid liitosakesi. "Muu hulgas ennustasime kahest kergemast kvargist (anti-u'st ja anti-d'st) ning kahest b-kvargist koosneva stabiilse parve olemasolu. See oli juba iseseisvalt suur üllatus, sest keegi pole neid põrgutis 50 aasta jooksul näinud," lisas professor.

Teise olulise tulemusena koorus tööst välja võimalus, et kvarkide tasandil saab tetrakvargi moodutumisel toimuda midagi tuumasünteesi sarnast. Kvarkide omavaheliste sidemete ümberkorraldamisel vabaneb seejuures suurusjärgu võrra rohkem energiat, kui vesinikku hõlmava tuumasünteesi tulemusel. Raske ja üliraske vesinikutuuma liitumisel vabaneb ligikaudu 18 megaelektronvoldi jagu energiat. Kvarkide liitumisel küündib see 138 megaelektronvoldini.

See taandub lihtsale tõdemusele, et ühinevatel kvarkide üksinda on rohkem energiat kui parve liikmena. Karlineri sõnul leidub teoreetiliselt veel mitmeid sarnaseid rasketest kvarkidest koosnevaid süsteeme. Need saavad tekkida väga erinevatest liitosakestest. "Lihtsustatuna, kui sul on kahes sellises osakeses raske kvark ja tekkivas osakeses kaks rasket kvarki, vallandub energia," selgitas füüsik.

Energiat ei teki kuskilt maagiliselt juurde. "Selliste osakeste tekitamiseks tuleb seda kulutada sedavõrd palju, et sellest kuidagi kasu lõikamisest või pommi ehitamisest rääkimine on sellisel kujul absurd. See on lihtsalt veidi üllatav avastus, aga mitte kuidagi ehmatav," lisas Karliner.

Uurimus ilmus ajakirjas Nature.



Nakatumine HPV-ga võib seostuda kasvajate tekkega

HPV vaktsiinist: ausalt ja emotsioonideta

Järgmisest aastast saavad Eesti tütarlapsed vaktsineerida end tasuta inimese papilloomiviiruse vastu. Sõltuvalt vaktsineeritute arvust on võimalik sellega nende eluea jooksul hoida ära kümneid surmaga lõppevaid vähijuhtumeid. Teaduspõhise otsuse kasulikku mõju ähvardavad aga ühismeedias kriitikameeleta jagatavad postitused.

ERR kasutab oma veebilehtedel http küpsiseid. Kasutame küpsiseid, et meelde jätta kasutajate eelistused meie sisu lehitsemisel ning kohandada ERRi veebilehti kasutaja huvidele vastavaks. Kolmandad osapooled, nagu sotsiaalmeedia veebilehed, võivad samuti lisada küpsiseid kasutaja brauserisse, kui meie lehtedele on manustatud sisu otse sotsiaalmeediast. Kui jätkate ilma oma lehitsemise seadeid muutmata, tähendab see, et nõustute kõikide ERRi internetilehekülgede küpsiste seadetega.
Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: