重クォーク反応が存在することがトップレット爆弾の創造という結果になるという知識に主流科学がついに到達しました。
2017/11/17 状況報告から引用
原文https://www.livescience.com/60847-charm-quark-fusion-subatomic-hydrogen-bomb.html
2人の物理学者が、あまりにも強力な素粒子現象を発見したと発表しました。研究者たちは、それを公表するのは危険すぎるのではないかと考えました。
その爆発的な出来事とは？二人は、ボトムクォークと呼ばれる2つの小さな粒子が、理論上、強力なフラッシュで融合できることを発見しました。その結果、素粒子、核子と呼ばれる亜原子粒子、そしてエネルギーの混乱が宇宙に広がることになります。この「クォーク爆発」は、水爆の核の中で起こる個々の核融合反応をさらに強力にしたものです。
クォークとは、原子の中の中性子と陽子を構成する小さな粒子で、通常は互いにくっついています。クォークには、アップ、ダウン、トップ、ボトム、ストレンジ、チャームの6種類のフレーバーがあります。
素粒子レベルのエネルギー現象は、メガ電子ボルト（MeV）で測定されます。2つのボトムクォークが融合すると、なんと138MeVものエネルギーが発生することが物理学者たちによって発見されました。これは、水爆で起こる個々の核融合現象の約8倍の威力であす（本格的な水爆の爆発は、このような現象が数十億回繰り返される）。水爆は、重水素やトリトンと呼ばれる小さな水素原子核を融合させてヘリウム原子核を作ります、人類最強の爆発装置です。しかし、核兵器に関する研究やデータを収集しているウェブサイト「Nuclear Weapon Archive」によると、爆弾内での個々の反応で放出されるエネルギーは約18MeVに過ぎません。これは、ボトムクォークの融合による138MeVよりもはるかに小さいです。Beyond Higgs: 5 Elusive Particles That May Lurk in the Universe
共同研究者であるイスラエル・テルアビブ大学のMarek Karliner氏は、ライブサイエンスの取材に対し、「このような反応が可能であることを初めて知ったときは、正直言って怖かったです」と語った。「しかし、幸いなことに、それは一回だけです。」
核融合反応は強力でありますが、1回の核融合だけでは全く危険ではありません。水爆は、連鎖反応、つまりたくさんの原子核が一度に連鎖的に融合することで、その巨大な威力を発揮します。
カーライナーとシカゴ大学のジョナサン・ロスナーは、ボトムクォークではこのような連鎖反応は起こらないと判断し、発表前に同僚に内緒でその見解を伝えたところ、同僚も同意してくれました。
カーライナーは、「この研究が軍事的に応用できると一瞬でも思っていたら、発表しなかったでしょう」と語っています。
連鎖反応を起こすためには、核爆弾メーカーは大量の粒子を蓄えておく必要があります。しかし、ボトムクォークの重要な特性のために、備蓄することは不可能です。ボトムクォークは、生成されてからわずか1ピコ秒（1兆分の1）で消滅してしまいます。この時間が経過すると、アップクォークと呼ばれる、より一般的でエネルギーの低い種類の素粒子に崩壊してしまうのです。
科学者たちは、数マイルの長さの粒子加速器の内部でボトムクォークの単一核融合反応を生成することが可能かもしれないと述べました。しかし、加速器の内部でさえ、世界に損害を与えるのに十分な大量のクォークを集めることができませんでした、と研究者達は言いました。したがって、ボトムクォーク爆弾について心配する必要はありません。[クォークについての7つの奇妙な事実]
しかし、今回の発見は、エネルギーを放出する方法で素粒子を融合させることが可能であることを初めて理論的に証明したという点で、エキサイティングなものだとカーライナーは言います。これは、ジュネーブ近郊の巨大素粒子物理学研究所であるCERNの大型ハドロン衝突型加速器での実験によって可能になりました、非常に小さな粒子の物理学における全く新しい領域です。
今回の発見の経緯は以下の通りです。
CERNでは、粒子が光速に近い速度で長さ17マイル（27キロ）の地下リングを飛び回り、互いにぶつかり合います。そして、その衝突のデータを強力なコンピュータで解析するのですが、そこから奇妙な粒子が出てくることがあります。6月、これらの衝突の1つからのデータで、特に奇妙なことが判明しました。それは「ダブル チャーム」バリオン、つまり中性子や陽子の遠いいとこで、「ボトム」と「トップ」のクォークのいとこである「チャーム」クォークからできています。
チャーム・クォークは、陽子や中性子を構成する一般的なアップ・クォークやダウン・クォークに比べて非常に重い粒子です。重い粒子が結合すると、その質量の大部分が結合エネルギーに変換され、場合によっては余ったエネルギーが宇宙に放出されることになります。Wacky Physics: The Coolest Little Particles in Nature
カーライナーとロスナーは、2つのチャームクォークが融合すると、粒子は約130MeVのエネルギーで結合し、12MeV（重水素-三重陽子融合のエネルギーの約3分の2）の残りのエネルギーを吐き出すことを発見しました。このチャームの融合は、このようにエネルギーを放出するこの規模の粒子の反応としては初めて発見されたものであり、昨日（11月1日）に学術誌「Nature」に掲載された新しい研究結果の見出しとなっています。
2つのボトムクォークの融合はさらにエネルギーが高く、280MeVのエネルギーで結合し、融合時に138MeVのエネルギーを放出します。これは発見された2つの反応のうち2番目であり、より強力な反応です。
今のところ、これらの反応は完全に理論的なもので、実験室で実証されていません。しかし、その次のステップはすぐにやってくるはずです。カーライナーは、今後2年以内にCERNでこの反応を示す最初の実験が行われることを期待しているといいます。
原文はLive Scienceに掲載されています。