Físicos descobrem um tipo explosivo de fusão nuclear e quase escondem os resultados

MichaelTaylor/Shutterstock

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Uma dupla físicos descobriu um novo tipo de fusão que ocorre entre os quarks – e eles estavam tão preocupados com seu poder que quase não publicaram os resultados.

Poderia ter sido o alvorecer de uma nova era subatômica. Mas, à medida que exploraram a ideia, descobriram que há limites para o seu potencial que podemos ficar desapontados e agradecidos ao mesmo tempo.

A descoberta dessa forma altamente energética de fusão entre quarks vem com limites que o tornam um candidato improvável a qualquer tipo de fonte de combustível do futuro. Mas também significa que não veremos uma nova geração de armas nucleares.

Professor Marek Karliner

“Devo admitir que quando percebi que estava com medo”, disse Marek Karliner, da Universidade de Tel Aviv, a Rafi Letzter, da Live Science. “Mas, felizmente, é um

cachorrinho que faz pequenos truques”

Por mais de um século, entendemos que as partículas que compõem o núcleo de um átomo são mantidas no lugar por uma quantidade impressionante de energia.

Dividí-los em um ato chamado fissão nuclear pode liberar parte dessa energia. Juntá-los juntos sob o que é chamado de fusão pode potencialmente liberar ainda mais energia.

Jonathan L. Rosner

Ambos têm aplicações benevolentes e ofensivas e suas armas devastadoramente perigosas, então Karliner e seu colega Jonathan L. Rosner não tiveram tempo para checar três vezes seus cálculos.

Em vez de reorganizar prótons e nêutrons, a dupla investigou as partículas menores dentro deles – chamadas quarks – rearranjando de maneira semelhante.

Quarks tem uma variedade de sabores com diferentes massas e nomes de sons estranhos: cima, baixo, charme, estranho, superior e inferior. Quarks podem se unir em grupos de três chamados barions.

O baryon Xi cc ++, por exemplo, é feito de dois quarks charmosos (charm quark) e um quark cima (up quark), que é muito mais pesado do que os down e up quarks que você encontrará em prótons e nêutrons.

A conversão de massa em energia (graças, Einstein!) é onde o poder da fissão e de fusão vem,  sendo assim, comparando a energia atômica com este novo processo subatômico nos dá uma ideia de quanta energia está escondida dentro.

Se tomarmos o deutério (próton mais um nêutron) e adicionar energia para esmagá-lo contra alguns trítio (próton mais dois nêutrons), que vai lutar para fazer o hélio (dois prótons e dois nêutrons). Esse último nêutron sai da cena do crime.

Por seu esforço, você obtém 17,6 megaeletrón-volts e uma bomba de hidrogênio.

Karliner e Letzter calcularam que a fusão dos charm quarks na recente descoberta do LHC liberaria 12 megaelétron-volts. Nada mal para duas partículas pequenas.

Mas se estivéssemos usando outro par de quarks pesados? Bottom Quarks, por exemplo? Isso se torna um surpreendente 138 megaelétron-volts.

Poderíamos imaginar que isso fez os físicos não acreditassem no que estavam vendo nas telas de suas calculadoras.

Dada essa impressionante produção de energia, nossa primeira reação seria a de imaginar uma nova maneira de produzir grandes quantidades de energia a partir de um pequeno punhado de materiais. Claro, seguida por imagens de nuvens de cogumelos.

Mas, como se vê, isso nem vai acontecer.

Ao contrário dos átomos, os quarks inferiores não podem ser empurrados para um balão e embalados em uma concha. Eles existem para algo na ordem de um picossegundo, seguindo os destroços atômicos dentro dos aceleradores de partículas, antes de se transformarem no quark bem mais leve.

Isso deixa as bombas quark e as unidades de fusão de quarks apenas viáveis para autores de ficção científica e, felizmente, estão bem longe das mãos de nações nocivas e células terroristas.

Mas enquanto lamentamos ou relaxamos, dependendo da perspectiva, é uma visão surpreendente da natureza da massa e da energia e como as coisas sempre ficam mais estranhas na escala quântica.

Com informações do artigo publicado na Nature (DOI)