美国以色列科学家发现夸克融合释放能量相当于核融合的10倍

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2018-07-0323:58:31

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美国以色列科学家发现夸克融合释放能量相当于核融合的10倍，美国以色列科学家发现夸克融合反应产生能量超过核武器微观核聚变领域的又一突破。

美国以色列科学家发现夸克融合反应产生能量超过核武器微观核聚变领域的又一突破11月1日，《自然》杂志网络版上线了一篇名为《Quark-level analogue of nuclear fusion with doubly heavy baryons》的论文，该文介绍了由美国和以色列科学团队的最新研究，他们利用爱因斯坦的质能等价理论，推算出能量比核融合反应还要高出 8 倍的“底夸克融合”反应，威力连目前世界上最具杀伤力的氢弹都望尘莫及。核融合是将两个不同原子的原子核撞在一起，产生出一颗较重的原子，转变过程中会产生能量，而美国以色列研究团队发现的夸克融合可以产生比核融合大十倍以上的能量。夸克是一种基本粒子，它共有六种，分别是是上、下、粲、奇、底和顶，“味”（Flavour）是基本粒子的一种量子数。夸克是构成物质的基本单元，比如质子就是由是两个上夸克和一个下夸克组成的，中子则是由一个上夸克和两个下夸克组成。夸克一词来自爱尔兰著名文学家詹姆斯乔伊斯的小说《芬尼根的守灵夜》中的一句话，诺贝尔物理学奖得主盖尔曼在为质子和中子的元素命名时，翻到了这本小说，夸克由此诞生。上文提到的上、下夸克是六种夸克中质量最轻的，而含有更高能量的另外四种夸克都曾在高能粒子碰撞实验中出现过，研究团队这次的发现就来自六种夸克粒子中最重的底夸克粒子。研究人员在碰撞试验中先用两个重子对撞，产生出了 12MeV 的能量，重子是由上、下、魅夸克组成的粒子。受此试验的启发，研究人员试着在夸克组合寻找可以产生最大效果的对撞模式，经过反复推算，他们发现用上、下、底夸克组成的粒子对撞可以产生 138MeV 的能量，约等于是氢核融合反应能量的 10 倍左右。但是，底夸克在融合反应中只能维持1皮秒的稳定状态，然后就会衰变为其它夸克，1皮秒即10的负12次方秒，是天文学名词。据研究团队介绍，他们并没有实际进行底夸克的融合试验，如果使用目前世界上最大、能量最高的粒子加速器 LHC，也许可以得到如理论推算的现象。核能被称为人类的未来能源，虽然核能的研究困难重重，但是一旦成功将使人类不再受能源的限制，所以科学家们不断迎难而上。1991年11月9日，欧洲的联合环型核裂变装置首次成功进行了氘-氚受控核聚变试验，该试验产生了1．8兆瓦电力的聚变能量，持续时间2秒，温度达到了惊人的3亿度，比太阳内部的温度还高20倍，核聚变比核裂变产生的能量效应要高600倍，比煤高1000万倍。而美以科学团队的新发现，让我们看到在更微观环境下新型清洁能源的可能，虽然底夸克短暂的稳定态限制了理论向实际应用的转化，但是相信科学家会找到解决难题的钥匙，就像我们之前报道过的麻省理工科学团队取得的核聚变突破一样。