Onko kvarkki-fissio mahdoton?

Se olisi hurjin energiantuotanto, mitä olisimme ikinä tienneet: samantyyppinen fissio-reaktio, mitä hyödynnetään ydinvoimaloissa (ja valitettavasti pommeissa) mutta kvarkkien tasolla.

Miksi se on "mahdotonta"? Koska kvarkkien välinen vetovoima käyttäytyy siten, että mitä kauemmaksi kvarkki pääsee protonista tms., sitä suurempi on "vetovoima", eli se kasvaa rajatta ja siksi esim. protonit ovat nykytiedon valossa stabiileja - muutoin kaikella aineella olisi varma laskettavissa oleva maailmanloppu.
Yksikään koe ei ole myöskään "irroittanut" kvarkkia, ne ovat siis sillä tavalla vangittuja.
Näin siis teoria sanoo.

Tehtävä:
Mutta jos olisi mahdollista tehdä tällainen "väri-fissio", niin osaisiko joku laskea, kuinka paljon moolista protoneita saisi energiaa sillä olettamuksella, että yhdestä protonista irtoaa yksi kvarkki vapaaksi?
Ei tarvitse olettaa mitään muita reaktioita eikä teknisiä yksityiskohtia, ainoastaan tuo energia, mitä kvarkkien irtoamisesta tulee ulos.

Vinkki: protonissa ei ole ääretöntä sisäistä energiaa.

19

104

    Vastaukset

    Anonyymi (Kirjaudu / Rekisteröidy)
    5000
    • Korjaus: Sillä olettamuksella, että joka protonista irtoaa yksi kvarkki.

    • jos-fysiikan-lait-unohta

      Kysymyksesi kuuluu: Jos fysiikan lait eivät olisi voimassa niin miten fysiikan lakien mukaan tapahtuisi tilanteessa XYZ.

      Minkä nimenomaisen lain määräät nyt pois pelistä ja mitkä lait säilyvät? Kvarkkien irroitustyö tietenkin riippuu kvarkkien välisestä vetovoimasta jonka juuri nimeät nollaksi. Jos se on nolla niin kaikki baryoninen aine (lue atomit) hajoaa ja kun meillä ei ole tiedossa miten kvarkit ja gravitaatio sopivat yhteen niin siitä eteenpäin ei ole tietoa tapahtumista.

      • @jos-fysiikan-lait-unohta ,

        En tainnut sanoa kvarkkien välisen vetovoiman olevan nolla.
        Sanoin, ettei protonin sisäinen energia ole ääretön.


    • arvelen

      Protoni on kvarkkien fuusion tulos. Rakenteen syntymisessä siis vapautuu sidosenergiaa. Käänteinen prosessi hyötyenergian tuottamiseksi ei liene mahdollinen.

      • jatkuu

        Muistelen joskus lukeneeni, että aineen syöksyessä mustaan aukkoon noin 40 % massaenergiasta voi vapautua. Perinteisissä raskaiden fissiossa ja kevyiden fuusiossahan vapautuu vain hyvin pieni osa (promilletasoa).


    • se-on-mahdoton

      On mahdoton.

      Kvarkki on jakamaton, niitä ei esiinny irrallisina vaan kahden...kolmen ryhmissä ja gluonien luoma vuorovaikutus on niin vahva, ettei kvarkki eroa ryhmästään. Vahva vuorovaikutus sitoo protonin kahta ylös-kvarkkia ja yhtä alas-kvarkkia yhteen gluonien välityksellä, mutta keskenään törmäileviä kvarkki–antikvarkki -parit ovat suurin osuus lepomassasta eli vain yhdeksän prosenttia protonin massasta on kvarkeista. Loppuosa massasta koostuu kvarkkien liikkeestä protonin sisällä (32 %), gluonien energiasta (36 %) ja vuorovaikutuksista gluonien ja kvarkkien välillä. Tosi-kvarkki hajoaa vain b-kvarkiksi sekä W -bosoniksi, jolloin antikvarkki hajoaa näiden antihiukkasiksi. Tosi-kvarkki-antikvarkki-parin muodostaminen vaatii 1,8 TeVin energian. Protonin massa on 938,272 013 MeV/c2.

      Jos aihetta haluaisi enemmänkin tutkia, mielenkiinto pitäisi kohdistaa painavimpaan eli tosi-kvarkkiin, jonka massa on 173 000 MeV. Ss on Higgsin bosonia kevyempi.

      Kvarkkitähti tai kvarkkinova ovat täysin teoreellisella asteella, eikä niistä ole havaintoja. Erästä RX J-sarjan tähteä epäillään kvarkkitähdeksi. Tämä voisi pistää koko ajatusmallimme uusiksi.

      • korjataanyksiasia

        //Jos aihetta haluaisi enemmänkin tutkia, mielenkiinto pitäisi kohdistaa painavimpaan eli tosi-kvarkkiin, jonka massa on 173 000 MeV. Ss on Higgsin bosonia kevyempi. //

        Tosi-kvarkin massa on sama kuin volframi-atomin ytimen! Tosi- eli huippu-kvarkki on harvinainen, ja niiden elinikä on todella lyhyt eli ne hajoavat ns. silmänräpäyksessä. Näin ollen tosi-kvarkki ei sovi energiantuotantoon avaajan tarkoittamalla tavalla.

        Jotta protonin tai neutronin ytimien (uud- tai ddu-rakenne) kvarkkirakenteiden gluonivoimat voitaisiin rikkoa, energiaa tarvittaisiin satakertaisesti sähkömagneettisen vuorovaikutuksen rikkomiseen verrattuna ja miljardikertaisesti heikkoon vuorovaikutuksen rikkomiseen verrattuna. Ylös-alas -kvarkkien massa on kokonaisuutena minimaalinen, ja kuten kerrottuna, niiden lepomassasta yli 90 % muodostuu massattomien gluonien energiasta sekä kvarkkien liike-energiasta ja vuorovaikutuksista. Ei ole ainakaan vielä olemassa tapaa, jolla gluonisidokset voitaisiin rikkoa siten, että jostakin saataisiin käyttöön "ylimääräistä" potentiaalienergiaa energiantuontantoon.


      • Kiitokset kommenteista kaikille tähän asti.

        Entä jos asiaa lähestyisi statistisesta näkökulmasta arvioimalla universumissa olevien hadronien suhteellista lukumäärää (emme tietenkään etsi mitään täsmällisiä arvoja, muutama kertaluokkakin on paremmin, kuin hyvin) verrattuna muuhun energiaan, ottaen huomioon myös sen, että universumin kokonaisenergia on lähellä nollaa.
        Ja ottaen huomioon Hubble:n lain universumin laajenemisen kiihtyvyydestä, sekä nykytiedon universumin iästä. Lisäksi voitanee karkeasti olettaa, että negatiivista energiaa syntyy samaan tahtiin, kuin hadroni-energia lisääntyy - kokonaisenergian pysyessä vakiona.
        Ja tietenkin käytössä on Einsteinin relaatio energian, massan ja impulssin suhteista toisiinsa.


      • tractor kirjoitti:

        Kiitokset kommenteista kaikille tähän asti.

        Entä jos asiaa lähestyisi statistisesta näkökulmasta arvioimalla universumissa olevien hadronien suhteellista lukumäärää (emme tietenkään etsi mitään täsmällisiä arvoja, muutama kertaluokkakin on paremmin, kuin hyvin) verrattuna muuhun energiaan, ottaen huomioon myös sen, että universumin kokonaisenergia on lähellä nollaa.
        Ja ottaen huomioon Hubble:n lain universumin laajenemisen kiihtyvyydestä, sekä nykytiedon universumin iästä. Lisäksi voitanee karkeasti olettaa, että negatiivista energiaa syntyy samaan tahtiin, kuin hadroni-energia lisääntyy - kokonaisenergian pysyessä vakiona.
        Ja tietenkin käytössä on Einsteinin relaatio energian, massan ja impulssin suhteista toisiinsa.

        "Pimeää ainetta" ja "pimeää energiaa" ei myöskään ole tarpeellista miettiä kun muutaman kertaluokan tarkkuuskin riittää.


      • tractor kirjoitti:

        "Pimeää ainetta" ja "pimeää energiaa" ei myöskään ole tarpeellista miettiä kun muutaman kertaluokan tarkkuuskin riittää.

        Täsmennän vielä hieman.
        Eli koska ääretön energia ei ole fysiikkaan kuuluva käsite (emme tiedä mitä se tarkoittaisi hadronissa tai muutenkaan!), on Big Bangissa syntynyt äärellinen energia jakautunut.
        Teoretisoimme myös, että Hadronit syntyivät vasta hieman BB:n jälkeen, eli periaatteessa jos voisimme saavuttaa BB:n jälkeisen energian yhden hadronin kohdalla, voisimme kenties irroittaa sen (siis teoriassa).

        Ja tuo "mooli" oli kysymyksessä turha, kuten huomasitte, kysymys on vain yhden kvarkin efektiivisestä viemisestä kentässä tarpeeksi pitkälle


    • Maailmankaikkeus ei laajene eikä sen kokonaisenergia ole nolla eikä energia aina säily. Systeemin alku- ja loppuenergian erotus on systeemin tekemä tai siihen tehty työ.

      • tractor

        @thoyssa ,

        Juuri korjasin kommenttisi "Valon nopeus on ääretön. Valo on perillä samalla hetkellä kun se lähteekin" toisessa ketjussa ja nyt selität täällä tällaista.

        Toivottavasti et ole trollaamassa, sillä tietämyksesi näistä asioista mihin otat osaa väitelauseilla, on niiden perusteella lähellä nollaa.

        Maailmankaikkeus laajenee.
        Sen kokonaisenergia on joko nolla tai lähellä sitä
        Kolmas väite on suht. oikein.


    • Kukkuu, en voi olla ainoa, joka on miettinyt kuinka se reaktio tuotetaan?

    • helpompitehtävä

      Niin, eli onko aika eli ajattelu t arvona ulotuvuus unissa ja ylimaallisissa ulottuvuuksissa vai ei?

      Siinäpä kysymys: kerro täsmällinen arvo jokaisen ihmisen omalle kokemalleen ajalle.

      • @helpompitehtävä ,

        anna paperia!


    • Uskomustieteen-Desantti

      Taas menee pelleilyksi tämäkin touhu, aina sama juttu, kun tiedot ja taidot loppuvat. Trollaus kukoistaa.

      >>> Jotta protonin tai neutronin ytimien (uud- tai ddu-rakenne) kvarkkirakenteiden gluonivoimat voitaisiin rikkoa, energiaa tarvittaisiin satakertaisesti sähkömagneettisen vuorovaikutuksen rikkomiseen verrattuna ja miljardikertaisesti heikkoon vuorovaikutuksen rikkomiseen verrattuna. Ylös-alas -kvarkkien massa on kokonaisuutena minimaalinen, ja kuten kerrottuna, niiden lepomassasta yli 90 % muodostuu massattomien gluonien energiasta sekä kvarkkien liike-energiasta ja vuorovaikutuksista. Ei ole ainakaan vielä olemassa tapaa, jolla gluonisidokset voitaisiin rikkoa siten, että jostakin saataisiin käyttöön "ylimääräistä" potentiaalienergiaa energiantuontantoon. <<<

      Nature-lehdessä oli artikkeli, jonka mukaan periaate kuitenkin voisi toimia. Tutkijat olivat Tel-Avivista ja Chicagosta.

      Tiedossa on että lumo-kvarkin massa on 1000 - 1400 MeV:tä. Lumo-kvarkkien fuusio vaatii 130 MeV energiaa, jotta niistä saataisiin ns. tupla-lumo-baryoni eli kolmen kvarkin sijaan baryoni koostuisi 3 3 kvarkista (= double-charmed baryon). Puhutaan yhteenliittymästä eli klusterista. Mutta.... kun tuollainen kuudesta kvarkista koostuva lumo-baryoni saadaan hajoamaan, vapautuu 12 MeV:ia enemmän energiaa kuin järjestelmään on alunperin sitoutunut! Jos tämä sama periaate saataisiin toteutettua neljä kertaa painavammille pohja-kvarkeille, joiden fuusio tarvitsee 230 MeV energiaa, muodostuva tupla-pohja-kvarkki voisi vapauttaa 138 MeV:ia nettoenergiaa. Tämä on kahdeksan (8) kertaa enemmän kuin vety-ydinfuusiossa!

      On vielä pitkä matkaa fuusioon, ja sitä pidempi matka kvarkkifuusioon. Vetyfuusiokin saattaisi olla vain välivaihe siinä, että energiaa tuotetaankin 8 kertaa tehokkaammin kvarkkifuusiolla.

    • Mutta hiukkaskiihdyttimissä kiihdytetään protoneja, ja ne törmää toisiinsa, ja hiukkasia lentää, joten mitä nämä hiukkaset on jos ei kvarkkeja? Protoni koostuu vain kvarkeista.

      • ksjdhcgfv36yw

        Ateistin puhetta.


    • Ei protoni hajoa. Stabiili on.

    Ketjusta on poistettu 2 sääntöjenvastaista viestiä.

    Luetuimmat keskustelut

    1. Ruumis ojassa

      Kukahan lie ollu, mistä lie löydetty. No ikävä tataus.
      Oulainen
      16
      2326
    2. Mitä piirteitä rakastat

      Eniten kaivatussasi?
      Ikävä
      44
      1261
    3. Piilorikollisuutta Puolangan päätöksentekoelimissä? Kyllä! Julkisesti todistettu!

      Kyösti (kesk) rehenteli julkisissa tiedotusvälineissä tehneen jo ennen vaaleja sopimuksen kokoomuksen ehdokkaiden kanssa
      Puolanka
      70
      897
    4. Anna mulle vielä tilaisuus

      näyttää kuinka susta tykkään.
      Ikävä
      45
      821
    5. Miten suomalaiset miehet

      On usein niin aikaansaamattomia? Odottavat prinsessapalvelua. Odottavat, että nainen tekee aloitteen, että nainen pyytää
      Ikävä
      134
      816
    6. Mitkä asiat tekevät

      kaivatustasi vetovoimaisen?
      Ikävä
      59
      797
    7. Muistatko vielä

      Missä nähtiin ensimmäisen kerran? Miehelle.
      Ikävä
      42
      766
    8. Eräs läheinen sanoi

      Että mies kyllä ottaa aina itse yhteyttä, jos on kiinnostunut. Oli tilanne mikä hyvänsä. Kuulemma kuvittelin koko jutun.
      Ikävä
      44
      725
    9. Eduskunnassa valmistaudutaan jo persujen täydelliseen romahdukseen - Koko paska kaatuu hetkessä

      – On mahdollista, että käy kuin Assadin Syyrialle tai Ceaușescun Romanialle: koko paska kaatuu aivan hetkessä, kun tarpe
      Perussuomalaiset
      161
      709
    10. Iloista ja aurinkoista pääsiäistä kaikki palstan kivat sinkut :)

      Täällä on näköjään vähän huono meininki tarttunut kuin tuolta muualta mutta pidetään edelleen tämä puoli suht positiivis
      Sinkut
      130
      673
    Aihe