Un análogo a la fusión nuclear usando bariones doblemente encantados

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La fusión nuclear aneutrónica (sin producción de neutrones) tiene muchas ventajas sobre la fusión deuterio-tritio convencional. Un ejemplo es la fusión de dos núcleos de helio-3 (3He) para producir un núcleo de helio-4 (4He), dos protones y energía (12,86 MeV). No podemos estudiar este proceso de forma experimental (aún). Pero podemos recurrir a un análogo físico; se publica en Nature que se podría usar la colisión de dos bariones Λc (udc) para producir un barión Ξcc++ (ucc), un neutrón (udd) y energía (12 MeV).

El barión Ξcc++ se observó por primera vez en 2017 en el detector LHCb del LHC en el CERN. Usando dicho detector podrá estudiarse en detalle la fusión de bariones análoga a la fusión nuclear. Quizás algún día se logre la fusión nuclear aneutrónica controlada gracias a los resultados obtenidos en las colisiones de bariones encantados en LHCb. Incluso podríamos ir más lejos y soñar con futuros reactores de fusión basados en la colisión de bariones Λc (aunque en este caso con producción de neutrones). Como soñar es gratis, también podríamos soñar con el uso de la colisión de bariones Λb en un barión Ξbb++ (ubb), un neutrón (udd) y una energía enorme (138 MeV).

Estas ideas tan sugerentes se publican en Marek Karliner, Jonathan L. Rosner, “Quark-level analogue of nuclear fusion with doubly heavy baryons,” Nature 551: 89–91 (02 Nov 2017), doi:10.1038/nature24289; más información divulgativa en Gerald A. Miller, “Theoretical physics: Quarks fuse to release energy,” Nature 551: 40–41 (02 Nov 2017), doi:10.1038/551040a. Las estimaciones están basadas en Marek Karliner, Jonathan L. Rosner, “Baryons with two heavy quarks: Masses, production, decays, and detection,” Phys. Rev. D 90: 094007 (2014), doi:10.1103/PhysRevD.90.094007, arXiv:1408.5877 [hep-ph].

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La contribución original del nuevo artículo en Nature es el cálculo de la energía liberada en la fusión de los bariones (encantados y bellos). Para ello se han usado las estimaciones teóricas de la masa de los bariones Λc y Λb publicados por los dos autores en 2014, la primera de las cuales ha sido confirmada por LHCb. Por ello, el nuevo artículo presenta cálculos muy sencillos, que casi parecen realizados en una servilleta. Algo que realmente me ha sorprendido gratamente.


6 Comentarios

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SuzudoSuzudo

Una pregunta

¿Cuanta energía se necesita para obtener bariones Λc ? ¿Y cuanta se ha de gastar luego para ocasionar su fusión?

Para obtener fusión aneutrónica ya sabes que se trabaja con reactores a base de boro11 (pero este necesita unas temperaturas colosales para arrancar)
Que es atractiva dado que los neutrones se llevan energía de la reacción al no tener carga eléctrica (las estrellas no tienen problemas, claro, los tenemos nosotros …) y que en el polvo lunar parece que hay bastante He-3

SuzudoSuzudo

¿puede tener influencia este conocimiento en sucesos ocurridos en eventos astronómicos? ¿cuáles?

Si cuestan mucha energía ser obtenidos ¿podrían contenerse de alguna forma como almacén de energía (por ejemplo para viajes espaciales) o su vida es tan corta que no tiene el más mínimo sentido tal idea y no se puede frenar de ninguna forma?

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