Синтез на кварки носи 8 пъти повече енергия от ядрения синтез

За да се намалят емисиите, подхранващи промените в климата, и да се разработят по-ефективни начини за генериране на енергия, правителствата и частните институции по целия свят се обръщат към възобновяемата енергия. И докато слънчевата и вятърната енергия напредват и стават все по-широко приети, учените продължават да изследват възможността за стабилизиране на ядрения синтез като истински възобновяем енергиен източник, който далеч надхвърля сегашните възможности.

Но какво ще стане, ако има още по-добър източник на енергия, който също е и потенциално по-малко волатилен от ядрения синтез? Тази възможност е предложена от изследователи от университета в Тел Авив и от Чикагския университет в ново проучване, публикувано в списание Nature.

Този нов източник на енергия, според изследователите Марек Карлайнер и Джонатан Роснер, идва от сливането на субатомни частици, известни като кварки. Тези частици обикновено се произвеждат в резултат на сблъсък на атоми, които се движат при високи скорости в Големия адронен колайдер, когато тези компоненти (кварките) се отделят от техните родителски атоми. Процесът обаче не спира дотук, тъй като тези разделени кварки също са склонни да се сблъскват един с друг и да се сливат в частици, наречени бариони.

Именно над това сливане на кварките се съсредоточават Карлайнер и Роснер, тъй като установяват, че синтезът е способен да генерира енергия дори по-голяма от произведената при сливането на водорода. По-специално, те изследват как слелите се кварки се конфигурират в това, което се нарича двойно зареден барион. Захранващите кварки изискват 130 MeV, за да станат двойно заредени бариони, които на свой ред освобождават с 12 MeV повече енергия. Обръщайки изчисленията си към по-тежките кварки, които се нуждаят от 230 MeV за сливане, те установили, че полученият барион може да произвежда приблизително 138 MeV чиста енергия – около осем пъти повече от това, което се отделя при водородния синтез.

Карлайнер и Роснер първоначално се колебаели да публикуват своите констатации, отчасти защото били изненадани от тях, но най-вече защото водородното сливане е това, което управлява водородните бомби. Обаче, техните опасения, че това кварково сливане би могло да се превърне в оръжие, скоро изчезнали, тъй като осъзнали в следващите експерименти, че кварките съществуват само за около една пикосекунда. Това е твърде кратко време, за да се създаде верижна реакция, за да се задействат повече бариони, тъй като кварките бързо се разпадат в по-летливи, по-леки кварки.

Именно това свойство прави тази реакция „сливане на кварки“ до голяма степен теоретична. „Предлагаме някои експериментални настройки, в които може да се прояви силно екзотермичният характер на сливането на два тежки кварцови бариона“, пишат изследователите в резюмето на тяхната статия. „Понастоящем, обаче, много краткото времетраене на тежките кварки с двойно зареждане изключва всякакви практически приложения на такива реакции“.

Екипът тепърва възнамерява да слее тежки кварки, което според учените е технически възможно с Големия адронен колайдер, но тяхното изследване представя изцяло нов потенциално възобновяем източник на енергия – такъв, който може да бъде по-мощен от който и да е наличен днес източник на енергия. Теорията е до голяма степен доказана, така че сега е само въпрос на разработване на технология, която би могла да превърне кварковия синтез в реалност.