La fusione tra quark, la più potente reazione fisica in natura

(foto: Getty Images)

Quarksplosion, l’hanno soprannominata e, almeno in teoria, è una delle più potenti reazioni fisiche esistenti: un solo evento di fusione di due particelle subatomiche dette quark bottom libererebbe infatti otto volte più energia di una bomba H. Una scoperta con potenzialità talmente rivoluzionarie per la produzione di energia – ma anche con possibili risvolti così drammatici – che i due fisici teorici che l’hanno calcolata ci hanno pensato su un bel po’ prima di pubblicare i risultati della loro ricerca. Alla fine, però, nulla di fatto: gli esperti hanno appurato che non può avere applicazioni pratiche.

La fusione
L’evento fisico che conosciamo come fusione nucleare è una reazione che avviene tra i nuclei – appunto – degli atomi. La spiegazione semplice è questa: si fornisce energia per fondere un deuterio (un atomo di idrogeno formato da un protone e un neutrone) con uno di tritio (idrogeno costituito da due neutroni e un protone). Il risultato è la formazione di un atomo di elio, il cui nucleo è composto da due neutroni e due protoni.

Il neutrone mancante sfugge dal luogo dello scontro e libera un’energia pari a 17,6 megaelettronvolt (MeV). È il principio su cui si basa la fisica delle bombe nucleari, che sfruttano reazioni di fusione a catena per liberare una devastante quantità di energia.

La quarksplosion, descritta su Nature da Marek Karliner dell’Università di Tel Aviv e Jonathan L. Rosner dell’Università di Chicago, è un analogo subatomico della fusione nucleare: due quark – cioè particelle che compongono neutroni e protoni – possono fondersi tra loro generando una particella più grande e liberando una certa quantità di energia.

La potenza sprigionata, precisano i fisici, dipende da quali quark (ne esistono sei diversi tipi: up, down, charm, strange, top, bottom) si fondono: la fusione di quark charm libererebbe, per esempio, solo 12 MeV, mentre quella di quark pesanti come i bottom rilascerebbe ben 138 MeV. Quasi otto volte l’energia sprigionata in un singolo evento di fusione nucleare.

L’esperimento
Le conclusioni di Karliner e Rosner derivano dall’elaborazione di alcuni dati degli esperimenti del Cern di Ginevra: a giugno, infatti, all’interno di Lhc, l’accelerazione delle particelle ha generato una particella curiosa, il primo barione double charmed mai osservato. In pratica un ingombrante cugino di neutroni e protoni costituito dalla fusione di due quark charm e un quark up.

Eccitante ma innocua
“Devo ammettere che quando ho capito che una tale reazione era possibile, ero spaventato” ha dichiarato Karliner, che nella sua mente vedeva allo stesso tempo una straordinaria opportunità di rivoluzionare il nostro modo di produrre energia e l’immagine di un gigantesco fungo atomico. “Se avessi pensato per un microsecondo che potesse avere delle applicazioni militari, non l’avrei pubblicata”.

La quarksplosion, per ora, non è stata mai osservata sperimentalmente, ma in ogni caso gli scienziati assicurano che non possa avere applicazioni pratiche, né utili né dannose: la vita dei quark bottom si riduce a un picosecondo, successivo allo scontro tra particelle subatomiche più grandi, dopodiché decadono, perdono energia diventando quark up. Non possono perciò essere accumulati e utilizzati per reazioni a catena come quelle impiegate nelle centrali nucleari e per realizzare gli effetti distruttrici delle bombe H.

Un singolo evento di fusione, concludono i ricercatori, per quanto potente, non è pericoloso. La scoperta, però, resta emozionante per i fisici: si apre così un altro nuovo territorio inesplorato della fisica delle particelle.


Fonte: WIRED.it

 
 

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