Een onderzoekspaper om angstig van te worden.

Er zijn heel wat wapens waar je de bibbers van kan krijgen. En de waterstofbom is er één van. “Als je zo’n bom op een stad gooit, komt er een enorme hoeveelheid energie vrij en ontstaat een vuurbal die de stad in feite laat smelten,” zo vertelde Sico van der Meer, werkzaam bij het Instituut Clingendael en expert op het gebied van massavernietigingwapens ons eerder dit jaar. De zwaarste door mensen veroorzaakte explosie staat dan ook op naam van zo’n H-bom: de Tsar Bomba. “De bom was net zo krachtig als alle explosieven die tijdens de Tweede Wereldoorlog tot ontploffing waren gebracht…keer tien. Als je zo’n bom boven op Berlijn gooit, springen in Nederland alle ramen,” aldus Van der Meer.

Explosief
Zo’n waterstofbom genereert – kort gezegd – zo’n enorme hoeveelheid energie door de fusie van waterstofatomen. En nu hebben onderzoekers met behulp van de Large Hadron Collider ontdekt dat het middels een fusie op subatomair niveau – dus met deeltjes kleiner dan atomen – mogelijk is om nog meer energie te genereren. In dit paper in Nature beschrijven ze wat er – in theorie – zou gebeuren als je twee bottom-quarks met elkaar laat fuseren. Naar schatting zou er dan zo’n 138 mega-elektronvolt (MeV) vrijkomen. Het betekent volgens Livescience dat er tijdens zo’n fusie zo’n acht keer meer energie vrijkomt als bij de fusie van waterstofatomen!

Botsende deeltjes
De onderzoekers deden hun ontdekking met behulp van de Large Hadron Collider. In deze deeltjesversneller worden deeltjes op snelheid gebracht en met elkaar in botsing gebracht (waardoor weer nieuwe deeltjes ontstaan). Middels deze experimenten proberen wetenschappers meer inzicht te krijgen in de interactie tussen de deeltjes die in het universum te vinden zijn.

Baryonen en quarks
Tijdens het experiment dat leidde tot de ontdekking van de theoretisch zeer explosieve fusie, waren onderzoekers bezig met het creëren van een speciale baryon. Baryonen zijn subatomaire deeltjes die bestaan uit drie quarks (elementaire deeltjes die er in verschillende smaakjes zijn, onder meer: de bottom-quark, charm-quark en up-quark). Bekende varianten ervan zijn de neutronen en protonen. De onderzoekers probeerden een dubbele charm-baryon te maken. Dat is een baryon bestaande uit twee charm-quarks en één up-quark. Het vereist een fusie van twee charm-quarks en daarbij bleek netto zo’n 12 MeV aan energie vrij te komen. Dat is aanzienlijk minder dan bij de fusie van waterstofatomen. Maar toch zette het onderzoekers aan het denken. Want wat zou er dan gebeuren als ze twee andere ‘smaakjes’ quarks zouden laten fuseren: de veel zwaardere bottom-quarks? Extrapolaties suggereren dat het zo’n 138 MeV aan energie zou genereren!

Je zou er de kriebels van krijgen, maar volgens de onderzoekers is dat niet nodig. Want het is allemaal maar theorie. In hun paper schrijven de onderzoekers dat dergelijke fusies op dit moment in ieder geval ondenkbaar zijn, omdat zowel de bottom- als de charm-quarks een extreem korte levensduur hebben. Met het oog op ambitieuze types zoals Kim Jong-Un is dat waarschijnlijk maar goed ook…