Sciencemag.cz
Doporučujeme
Slunce získává energii fúzí vodíku na helium, tato reakce ale probíhá ve více krocích. Jejím meziproduktem je jádro deuteria, deuteron – kombinace protonu a neutronu. Obdobná jádra lze možná vytvářet i z dalších baryonů, tedy částic analogických protonu či neutronu, ale složených z odlišných třech kvarků. Je možné, že takové útvary by mohly být stabilní, možná by na tomto principu mohla existovat i další, těžší „atomová“ jádra z dosud prakticky neznámých částic.
Tvrdí to alespoň vědci z Tata Institute of Fundamental Research ve studiích publikovaných v Nature a Physical Review Letters.
Poznámky PH:
Fúze vodík-helium ve Slunci je složena ze tří následných reakcí. Nejprve vzniká ze dvou protonů (jader lehkého vodíku) deuteron (jádro protonu a neutronu, přebytečný kladný náboj odnese pozitron). Reakcí deuteronu s protonem vzniká helium-3 (1 neutron v jádru). Reakcí dvou jader helia-3 vzniká helium-4 (2 neutrony v jádru) a uvolní se 2 protony.
Baryony: těžké částice (proton je z nich nejlehčí, respektive žádný baryon by neměl být lehčí) složené z lichého počtu kvarků. Mají poločíselný spin, patří tedy mezi fermiony. Působí na ně silná interakce.
Podobně jako je deuteron složen ze 6 kvarků, v nějaké obdobě takového atomového jádra by se mohly uplatnit i kombinace jiných 6 kvarků. Až dosud šlo pouze o teorie bez jakéhokoliv experimentálního důkazu. Také nové výsledky jsou založeny jen na výpočtech pomocí metody kvantové chromodynamiy na mřížce (lattice QCD), k nimiž byl ale nyní využit obří výpočetní výkon. Ten poskytla Indian Lattice Gauge Theory Initiative.
Nilmani Mathur a Parikshit Junnarkar na základě provedených výpočtů předpovídají i existenci celých analogií periodické tabulky. V dibaryonech by se mohly kombinovat kvarky charm (půvabný) a bottom (spodní), tedy nejtěžší z kvarků, eventuálně ještě kvarky strange (podivný). Pro všechny tyto kombinace byly vypočítány hmotnosti „jader“ a autoři výzkumu tvrdí, že stabilita těchto jader by měla s větší hmotností překvapivě růst. Výsledné útvary by měly držet pohromadě silnou interakcí, elektromagnetické odpuzování by jejich stabilitu ohrožovat nemělo, může u nich ale docházet k rozkladu slabou interakcí.
Podobně jako dalšími reakcemi deuteronu vznikají těžší jádra, mohlo by totéž platit i pro další dibaryony. Tím se dostáváme k oněm zmíněným obdobám periodické tabulky s jádry složenými z jiných částic, než jsou protony a neutrony. Některé z těchto syntetických (fúzních) reakcí budou navíc zřejmě provázeny uvolňováním velkého množství energie. Třeba tedy budeme jednou moci získávat energii i z fúze exotických částic…
Výpočty pomocí QCD na mřížce mohou také pomoci chápat procesy probíhající za obřích tlaků a teplot, včetně podmínek ve vesmíru krátce po velkém třesku.
Parikshit Junnarkar et al, Deuteronlike Heavy Dibaryons from Lattice Quantum Chromodynamics, Physical Review Letters (2019). DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.162003
Zdroj: Tata Institute of Fundamental Research/Phys.org a další
Toto je přesně to, co by bylo potřeba prověřit; současná klasická hmota z nejlehčích kvarků nám již nestačí. Mohlo by to mít zajímavé měrné teplo, mohly by se z toho vytvořit látky odolávající vysokým teplotám se spoustou aplikací.
Obávám se ale, že to možné není. Všechny reakce, i ty přes kvantové tunelování totiž vedou ve směru nejnižší energie, takže zase k u a d kvarkům. Nechme se ale překvapit – institut Tata bude asi indický, ti by mohli mít nestandardní postupy.
Kandidát z experimentu na dibaryon d*(2380):
https://phys.org/news/2014-06-quarks-six-packs-exotic-particle.html,
https://arxiv.org/pdf/1402.6844v2.pdf