Các nhà vật lý phát hiện ra nguồn năng lượng mới còn mạnh mẽ hơn cả bom hạt nhân

Các nhà khoa học từ Đại học Tel Aviv ở Israel và Đại học Chicago ở Hoa Kỳ đã chứng minh được rằng các hạt quark có thể giải phóng năng lượng mạnh mẽ trong một phản ứng nhiệt hạch, và sức mạnh của chúng còn lớn hơn rất nhiều so với phản ứng tổng hợp hạt nhân tạo ra bom hydro giải phóng năng lượng. Nhưng các nhà nghiên cứu nói rằng hạt quark sẽ phân rã trong 1 pico giây (1 pico giây = 0,001 nano giây) , vì vậy mọi người không phải lo lắng về việc nó sẽ được sử dụng trong vũ khí.

Quark là một loại hạt cơ bản sơ cấp và là một thành phần cơ bản của vật chất. Các quark kết hợp với nhau tạo nên các hạt tổ hợp còn gọi là các hadron, với những hạt ổn định nhất là proton và neutron - những hạt thành phần của hạt nhân nguyên tử. Do một hiệu ứng gọi là sự giam hãm màu, các quark không bao giờ được tìm thấy đứng riêng rẽ; chúng chỉ có thể tìm thấy bên trong các hadron.

Quark là những hạt tạo nên các hạt hạ nguyên tử như neutron và proton. Hiện có 6 loại hạt chính được phát hiện: quark lên, quark xuống, quark đỉnh, quark đáy, quark lạ và quark duyên. Trong số đó, chỉ có quark đỉnh và quark đáy là có khối lượng lớn nhất. Ánh sáng của chúng ổn định nhất và có thể được tìm thấy trong vũ trụ, trong khi các hạt khác chỉ có thể được tạo ra thông qua các va chạm năng lượng cao.

Vào tháng 6 năm 2017, nhóm CERN đã phát hiện ra một baryon (hay còn gọi là baryon fermion là các hạt hadron có spin bán nguyên chứa 3 quark hóa trị và 3 phản quark hóa trị) mới chứa hai hạt quark duyên từ dữ liệu va chạm năng lượng cao. Các nhà khoa học vào thời điểm đó đã suy đoán rằng các hạt quark duyên có thể giải phóng năng lượng dư vào vũ trụ trong quá trình kết hợp lại thành các baryon.

Mô hình quark đã được các nhà vật lý Murray Gell-Mann và George Zweig đề xuất độc lập nhau năm 1964. Các quark được đưa ra như là một phần trong biểu đồ sắp xếp cho các hadron, và có rất ít chứng cứ về sự tồn tại của chúng cho đến tận năm 1968. Cả sáu quark đều đã được quan sát trong các máy gia tốc thực nghiệm, quark cuối cùng được khám phá là quark đỉnh được quan sát tại Fermilab năm 1995.

Trong nghiên cứu mới nhất, Marek Karine của Đại học Tel Aviv và Jonathan Rosner của Đại học Chicago đã tính toán về mặt lý thuyết rằng hai hạt quark duyên sẽ giải phóng năng lượng 12MeV (megaelectron volt) trong phản ứng tổng hợp, bằng khoảng 2/3 năng lượng từ phản ứng nhiệt hạch (18MeV). Sự hợp nhất của hai hạt quark đáy thậm chí có thể giải phóng một nguồn năng lượng mạnh 138 meV.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cho biết, trong bom nguyên tử, phản ứng nhiệt hạch đơn lẻ không gây nguy hiểm mà nó sẽ phát huy sức mạnh bằng cách tích tụ một lượng lớn deuterium và tritium để tạo ra phản ứng tổng hợp dây chuyền.

Sau khi hạt quark được sản xuất, nó sẽ phân rã thành các hạt thông thường có năng lượng thấp hơn trong vòng 1 pico giây và không thể tích lũy, lưu trữ để gây ra phản ứng dây chuyền. Nghiên cứu mới này sẽ mở ra một lĩnh vực vật lý hạt cơ bản hoàn toàn mới. Trong hai năm tới, máy va chạm Hadron Lớn của CERN sẽ có thể thực hiện các thí nghiệm tương tự để xác minh tiềm năng thực sự của phản ứng tổng hợp quark.