Sepasang fisikawan mengumumkan penemuan peristiwa subatomik yang begitu kuat sehingga para peneliti bertanya-tanya apakah terlalu berbahaya untuk dipublikasikan.
Peristiwa peledak? Duo ini menunjukkan bahwa dua partikel kecil yang dikenal sebagai quark bawah secara teoritis dapat bergabung bersama dalam flash yang kuat. Hasilnya: partikel subatomik yang lebih besar, yang kedua, partikel cadangan yang dikenal sebagai nukleon, dan seluruh kekacauan energi tumpah ke alam semesta. "Quarksplosion" ini akan menjadi analog subatomik yang bahkan lebih kuat dari reaksi fusi nuklir individu yang terjadi di inti bom hidrogen.
Quark adalah partikel kecil yang biasanya ditemukan saling menempel untuk membentuk neutron dan proton di dalam atom. Mereka datang dalam enam versi atau "rasa": atas, bawah, atas, bawah, aneh dan pesona.
Peristiwa energetik pada tingkat subatomik diukur dalam megaelectronvolts (MeV), dan ketika dua quark bawah melebur, fisikawan menemukan, mereka menghasilkan 138 MeV. Itu sekitar delapan kali lebih kuat daripada salah satu peristiwa fusi nuklir individu yang terjadi dalam bom hidrogen (ledakan bom skala penuh terdiri dari miliaran peristiwa ini). Bom-H menyatu bersama inti hidrogen kecil yang dikenal sebagai deuteron dan triton untuk menciptakan inti helium, bersama dengan ledakan paling kuat di gudang senjata manusia. Tetapi masing-masing reaksi individu di dalam bom hanya melepaskan sekitar 18 MeV, menurut Nuclear Weapon Archive, sebuah situs web yang ditujukan untuk mengumpulkan penelitian dan data tentang senjata nuklir. Itu jauh lebih sedikit daripada quark dasar yang melebur '138 MeV.
"Saya harus mengakui bahwa ketika saya pertama kali menyadari bahwa reaksi semacam itu mungkin terjadi, saya takut," kata rekan peneliti Marek Karliner dari Universitas Tel Aviv di Israel kepada Live Science. "Tapi, untungnya, itu kuda poni satu trik."
Sekuat reaksi fusi, satu contoh fusi sendiri tidak berbahaya sama sekali. Bom hidrogen mendapatkan kekuatan luar biasa dari reaksi berantai - penggabungan banyak dan banyak inti sekaligus.
Karliner dan Jonathan Rosner, dari University of Chicago, menetapkan bahwa reaksi berantai seperti itu tidak akan mungkin terjadi dengan quark bawah, dan, sebelum diterbitkan, secara pribadi berbagi wawasan mereka dengan kolega, yang setuju.
"Jika saya berpikir untuk mikrodetik bahwa ini memiliki aplikasi militer, saya tidak akan mempublikasikannya," kata Karliner.
Untuk memicu reaksi berantai, pembuat bom nuklir membutuhkan stok partikel yang besar. Dan sifat penting dari quark bawah membuat mereka tidak mungkin untuk menimbun: Mereka mengedipkan mata keberadaannya hanya 1 picosecond setelah mereka dibuat, atau dalam waktu yang dibutuhkan cahaya untuk melakukan perjalanan setengah panjang sebutir garam. Setelah rentang waktu itu, mereka membusuk menjadi jenis partikel subatomik yang jauh lebih umum dan kurang energik, yang dikenal sebagai quark atas.
Mungkin saja menghasilkan reaksi fusi tunggal quark dalam akselerator partikel bermil-mil, kata para ilmuwan. Tetapi bahkan di dalam akselerator, orang tidak dapat mengumpulkan cukup banyak quark untuk melakukan kerusakan di dunia, kata para peneliti. Jadi tidak perlu khawatir tentang bom quark bawah.
Penemuan ini menarik, karena itu adalah bukti teoritis pertama bahwa mungkin untuk menggabungkan partikel subatom bersama-sama dengan cara yang melepaskan energi, kata Karliner. Itu wilayah baru dalam fisika partikel sangat kecil, dimungkinkan oleh percobaan di Large Hadron Collider di CERN, laboratorium fisika partikel besar di dekat Jenewa.
Beginilah cara fisikawan membuat penemuan ini.
Di CERN, partikel-partikel mengitari cincin bawah tanah sepanjang 27 mil (27 kilometer) dengan kecepatan mendekati cahaya sebelum menabrak satu sama lain. Para ilmuwan kemudian menggunakan komputer yang kuat untuk menyaring data dari tabrakan itu, dan kadang-kadang partikel aneh muncul dari penelitian itu. Pada bulan Juni, sesuatu yang sangat aneh muncul dalam data dari salah satu tabrakan itu: baryon "terpesona ganda", atau sepupu besar neutron dan proton, itu sendiri terdiri dari dua sepupu quark "bawah" dan "atas" dikenal sebagai quark "pesona".
Sekarang, quark pesona sangat berat dibandingkan dengan quark atas dan bawah yang lebih umum yang membentuk proton dan neutron. Dan ketika partikel-partikel berat saling mengikat, mereka mengubah sebagian besar massa mereka menjadi energi yang mengikat, dan dalam beberapa kasus, menghasilkan banyak energi sisa yang lolos ke alam semesta.
Ketika dua quark charm berfusi, Karliner dan Rosner menemukan, partikel-partikel mengikat dengan energi sekitar 130 MeV dan mengeluarkan 12 MeV dalam energi sisa (sekitar dua pertiga dari energi fusi deuteron-triton). Fusi terpesona itu adalah reaksi pertama partikel pada skala ini yang pernah ditemukan memancarkan energi dengan cara ini, dan merupakan hasil utama dari penelitian baru, yang diterbitkan kemarin (1 November) dalam jurnal Nature.
Penggabungan dua quark bawah yang lebih energik, yang mengikat dengan energi 280 MeV dan mengeluarkan 138 MeV ketika mereka melebur, adalah yang kedua, dan lebih kuat dari dua reaksi yang ditemukan.
Sejauh ini, reaksi-reaksi ini sepenuhnya teoretis dan belum diperlihatkan di laboratorium. Namun, langkah selanjutnya harus segera datang. Karliner mengatakan dia berharap untuk melihat eksperimen pertama yang menunjukkan reaksi ini di CERN dalam beberapa tahun mendatang.
Catatan Editor: Artikel ini dimutakhirkan untuk memperbaiki pernyataan yang mengatakan bahwa kuark atas membentuk neutron dan proton. Kuark atas dan bawah membentuk proton dan neutron.
