Кварковый синтез: ученые открыли самый мощный источник «чистой» энергии на Земле

Группа ученых из Тель-Авива и Чикаго открыла и доказала на практике, что синтез кварков и барионов позволяет получить в несколько раз больше энергии, чем водородный — и это при том, что сама технология не допускает опасности возникновения цепной реакции.

Чтобы сократить вредные выбросы, способствующие климатическим изменениям, а также разработать более эффективные способы получения энергии, правительства по всему миру все чаще обращают внимание на ее возобновляемые источники. В то время, как солнечная энергия и энергия ветра уже давно служат человеку, с ядерной все по‑прежнему не просто. Ученые продолжают изучать возможности стабилизации ядерного синтеза и пытаются превратить его в по-настоящему возобновляемый источник энергии с потенциалом, который превосходит все существующие варианты.

Но что, если на Земле есть куда лучший и менее опасный источник, чем ядерный синтез? Исследователи из Тель-Авивского и Чикагского университетов предложили свой взгляд на решение проблемы и опубликовали интересный материал в журнале Nature.

По мнению исследователей Марека Карлайнера и Джонатана Роснера, новый источник энергии берет свое начало от слияния субатомных частиц, известных как кварки. Обычно эти частицы образуются в результате столкновения атомов, которые движутся на очень больших скоростях — к примеру, так физики получали их внутри Большого адронного коллайдера (БАК). Однако на этом процесс не останавливается: диссоциированные кварки также склонны сталкиваться друг с другом и вступать во взаимодействие с другими частицами — барионами.

Схема протекания реакции кваркового синтеза.
Источник: https://www.popmech.ru/

Именно на слиянии кварков и барионов ученые сосредоточили свое внимание. Они обнаружили, что оно способно производить энергию даже большую, чем при слиянии атомов водорода! Как оказалось, конденсированные кварки принимают конфигурацию, названную doubly-charmed baryon (букв. «дважды очарованный барион»). На процесс конденсации уходит 130 МэВ энергии, но по завершении высвобождается на 12 МэВ больше — чистая выгода. Более того, усовершенствовав процесс и заменив обычные кварки более «тяжелыми» разновидностями, физикам удалось получить примерно 138 МэВ чистой энергии — это примерно в 8 раз больше, чем полезный выход от водородного синтеза.

Поначалу ученые были так удивлены результатам, что даже не решались опубликовать результаты своей работы. Они опасались того, что, как в случае с водородным синтезом, эксперименты могут быть крайне опасными. Однако позже выяснилось, что кварки существуют всего около одной пикосекунды — этого времени не хватит, чтобы запустить цепную реакцию, поскольку кварки очень быстро распадаются на другие, более легкие частицы.

Впрочем, именно это свойство также делает «кварковый синтез» больше теоретической методикой, которую еще предстоит испытать на практике. Авторы исследования уже предлагают некоторые экспериментальные установки, с помощью которых можно будет провести ряд экзотермических реакций, однако в настоящее время короткое время жизни частиц не позволяет применять их для практических нужд. Тем не менее, это всего лишь вопрос времени: теория доказана экспериментальным путем, и теперь ученым остается лишь подготовить технологическую базу для того, чтобы экологически чистый и невероятно мощный источник энергии послужил на благо человечества.