Ett par fysiker meddelade upptäckten av en subatomisk händelse så kraftfull att forskarna undrade om det var för farligt att offentliggöra.
Den explosiva händelsen? Duon visade att två små partiklar kända som bottenkvarkar teoretiskt kunde smälta samman i en kraftfull blixt. Resultatet: en större subatomär partikel, en andra reservpartikel känd som en nukleon och en hel röra av energi som sprider ut i universum. Denna "kvarkplosion" skulle vara en ännu kraftigare subatomisk analog av de individuella kärnfusionsreaktionerna som äger rum i kärnorna i vätebomber.
Kvarkar är små partiklar som vanligtvis fästs ihop för att bilda neutroner och protoner inuti atomer. De finns i sex versioner eller "smaker": upp, ner, topp, botten, konstigt och charm.
Energiska händelser på den subatomära nivån mäts i megaelektronvolter (MeV), och när två bottenkvarkar smälter samman, hittade fysikerna, producerar de ett enormt 138 MeV. Det är ungefär åtta gånger kraftfullare än en av de enskilda kärnfusionshändelserna som äger rum i vätebomber (en fullskalig bombsprängning består av miljarder av dessa händelser). H-bomber smälter ihop små vätekärnor kända som deuteroner och tritoner för att skapa heliumkärnor, tillsammans med de mest kraftfulla explosionerna i det mänskliga arsenal. Men var och en av dessa enskilda reaktioner inuti bomberna släpper endast cirka 18 MeV, enligt Nuclear Weapon Archive, en webbplats som ägnas åt att samla in forskning och data om kärnvapen. Det är mycket mindre än de smältande bottenkvarkarnas 138 MeV.
"Jag måste erkänna att när jag först insåg att en sådan reaktion var möjlig, var jag rädd," berättade co-forskaren Marek Karliner från Tel Aviv University i Israel till Live Science. "Men lyckligtvis är det en pik med ett trick."
Lika kraftfulla som fusionsreaktioner är, en enda instans av fusion på egen hand är inte alls farlig. Vätebomber hämtar sin enorma kraft från kedjereaktioner - den övergripande sammansmältningen av massor och massor av kärnor på en gång.
Karliner och Jonathan Rosner, från University of Chicago, bestämde sig att en sådan kedjereaktion inte skulle vara möjlig med bottenkvarkar, och innan publiceringen delade privat sin insikt med kollegor, som var överens.
"Om jag tänkte på ett mikrosekund att detta hade några militära tillämpningar, skulle jag inte ha publicerat det," sade Karliner.
För att skapa en kedjereaktion behöver kärnbombstillverkare stora lager av partiklar. Och en viktig egenskap hos bottenkvarkar gör dem omöjliga att lagra: De blinkar ut ur existensen bara ett bildosekund efter att de har skapats, eller på ungefär den tid det tar ljus att resa halva längden på ett enda saltkorn. Efter den tidsperioden förfaller de till en mycket vanligare och mindre energisk typ av subatomär partikel, känd som upp kvarken.
Det kan vara möjligt att generera enstaka fusionsreaktioner av bottenkvarkar i milslånga partikelacceleratorer, säger forskarna. Men även inuti en accelerator kunde man inte sätta ihop en tillräckligt stor mängd kvarkar för att göra någon skada ute i världen, säger forskarna. Så det finns ingen anledning att oroa sig för bottenkvarkbomber.
Upptäckten är dock spännande, eftersom det är det första teoretiska beviset på att det är möjligt att smälta subatomära partiklar tillsammans på sätt som frigör energi, sade Karliner. Det är helt nytt territorium i fysiken för mycket små partiklar, möjliggjort genom ett experiment i Large Hadron Collider vid CERN, det massiva partikel-fysiklaboratoriet nära Genève.
Så här gjorde fysikerna denna upptäckt.
Vid CERN glider partiklar runt en 17 mil lång (27 kilometer) underjordisk ring i nära ljushastighet innan de krossar i varandra. Forskarna använder sedan kraftfulla datorer för att sikta igenom uppgifterna från dessa kollisioner, och konstiga partiklar dyker upp ibland från den forskningen. I juni kom något särskilt konstigt upp i uppgifterna från en av dessa kollisioner: en "dubbelt charmad" baryon, eller en skrymmande kusin av neutronen och protonen, som består av två kusiner av "botten" och "topp" känd som "charm" kvarkar.
Nu är charmkvarker mycket tunga jämfört med de vanligare upp och ner kvarkarna som utgör protoner och neutroner. Och när tunga partiklar binds samman, konverterar de en stor del av sin massa till bindande energi och producerar i vissa fall ett gäng rester energi som flyr ut i universum.
När två charmkvarkar smälter samman, hittade Karliner och Rosner, binds partiklarna med en energi på cirka 130 MeV och spottar ut 12 MeV i resterande energi (cirka två tredjedelar av energin från deuteron-triton-fusion). Den berömda fusionen var den första reaktionen av partiklar i denna skala som någonsin hittats släppa ut energi på detta sätt, och är rubrikresultatet av den nya studien, publicerad igår (1 november) i tidskriften Nature.
Den ännu mer energiska sammansmältningen av två bottenkvarkar, som binds med en energi på 280 MeV och spottar ut 138 MeV när de smälter samman, är den andra och kraftfullare av de två upptäckta reaktionerna.
Hittills är dessa reaktioner helt teoretiska och har inte visats i ett laboratorium. Det nästa steget bör dock komma snart. Karliner sa att han förväntar sig att se de första experimenten som visar denna reaktion vid CERN inom de närmaste par åren.
Redaktörens anmärkning: Denna artikel uppdaterades för att korrigera ett uttalande som säger att toppkvarkar utgör neutroner och protoner. Upp och ner kvarkar utgör protoner och neutroner.
