Nature: 发现理论计算夸克聚合比氢核聚合威力更大

诸平

据物理学家组织网(Phys.org)2017年11月6日报道，特拉维夫大学（Tel Aviv University）和芝加哥大学（University of Chicago）的研究人员合作研究，他们有证据表明夸克聚合可以释放出比任何想象要更多的能量。相关研究结果于2017年11月1日在《自然》（Nature）杂志网站上发表——Marek Karliner, Jonathan L Rosner. Quark-level analogue of nuclear fusion with doubly heavy baryons. Nature, 2017, 551: 89-91. DOI: 10.1038/nature24289. Published online 01 November 2017.图1就是来自该论文的夸克放热聚合反应图示，聚合反应可以表示：Λ_QΛ_Q′ → Ξ_QQ′N。

Fig. 1 Schematic depiction of quark-level exothermic fusion reactions Λ_QΛ_Q′ → Ξ_QQ′N, where Q,Q′∈{b, c}. Credit: (c) Nature (2017). DOI: 10.1038/nature24289

作者在《自然》杂志网站上发表的研究论文中描述了他们对各种类型的夸克聚合在一起时，涉及到的能量释放问题的理论计算结果。为了更多地了解亚原子粒子,大型强子对撞机（Large Hadron Collider，LHC）的研究人员导致原子高速移动,然后将其粉碎成其它粒子。这样迫使原子的组成部分解离出更小的微粒，以便进行对其进行研究。科学家已经发现,这些组成微粒被称为夸克。以前的研究也表明,当对撞机内部的原子互相碰撞时,有时与其它组成部分的相撞而分离的碎片,会聚合成重子（baryons）。

之前的研究工作表明,当夸克融合在一起会释放能量。在研究这种融合特性的过程中,重子倍加令人着迷,研究人员发现需要130 MeV来迫使夸克融入到这样一个特定的配置之中,但他们也发现将夸克融合在一起，最终释放的能量超过12 MeV。 他们的发现立即引起极大兴趣,他们将注意力集中到底夸克,因为底夸克更重一些，计算结果显示融合这样的夸克需要230 MeV,但是这样的确会导致大约138 MeV的净能量释放,特拉维夫大学和芝加哥大学研究团队的计算结果，约为氢聚变释放能量的八倍多。

自氢弹核心的氢聚变以来,研究人员对于他们的发现自然而然感到震惊。以至于他们曾经有过隐瞒自己的发现，而不愿意公布他们研究结果的想法。但随后的计算表明,用夸克引起连锁反应是不可能的,因为它们存在时间过短，大约只有1 ps(皮秒，picosecond），没有足够长的时间来引发另一个重子。它们衰变为小得多的微粒,因此对于更轻的夸克来说，威胁更小。研究人员指出,他们的工作仍然是纯理论的。他们没有试图融合底夸克,尽管他们指出在LHC条件下，技术上应该是可行的,也许别人可能会发现这样做是一项有价值的实验。

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