Fel lehetne valahogy bontani a protonokat és a neutronokat az alkotórészeikre (pl. kvarkokra)? Ha igen, kb. mekkora energia szabadulna fel?

Elméletileg ugyanúgy energia nyerhető mint az atomok bomlásakor.

A probléma, hogy a protonok stb. önmagukban meglehetősen stabilak, nem "szeretnek" bomlani, így egyelőre nem sikerült energiatermelő reakciót építeni rájuk, ellentétben az atomerőművekben használt radioaktív anyagokkal.

Ha valami kvarkokból áll, akkor mi másra szakítod szét, mint kvarkokra?

Egyébként meg azt felejtsd el, hogy hasadáskor általában energia szabadul fel. Pont fordítva van: legtöbbször neked kell energiát befektetni. Az urán, plutónium és más nehézelemek a kivételek.

Klasszikus fizikai példával szemléltetve, hogy mi a baj a kérdéssel:

Ugye a vízerőművek energiát termelnek, aránylag sokat. Ezt a hegyekben levő víz helyzeti energiájából csinálják.

Ezek után a kérdésed körülbelül ilyen:

„Fel lehetne vinni valahogy egy hordó vizet a Himalájába? Ha igen, körülbelül mekkora energia szabadulna fel?”

Először is meg kell kérdeznünk, hogyan is nyerünk energiát az atomok felhasításából.

A helyes válasz, hogy nem minden elemből lehet energiát nyerni, csak ún. "nehéz" elemekből.

Minél korábban következik valami a periódusos rendszerben (kezdve a hidrogénnel, héliummal stb.), annál "könnyebb", azaz annál kisebb energiájú a szerkezete.

Hogy energiát lehessen nyerni, egy nagyobb energiájú stabil szerkezet kell átalakítanunk egy alacsonyabb energiájú stabil szerkezetté.

Mind a plutónium (rendszám 94), mind az uránium (rendszám 92) a legenergianehezebb stabil elemek közé tartoznak.

A nukleáris fisszió ezeket alakítja át kriptonná és báriummá.

(Egész pontosan izotópokat - nagyobb neutronszámú, ezáltal még "nehezebb" - anyagokat használunk. [izotóp=ugyanaz az elem, több vagy kevesebb neutron.])

Egyébként minél "nehezebb" egy elem, annál ritkább az univerzumban; az általános elmélet az, hogy ezek mind a csillagok közepében (ahol nagy a nyomás és bőven van energia) jönnek létre.

elemek kb. gyakorisága a világegyetemben:

[link]

(a He és C közötti Li, Be és B elemeket nem vagy kevéssé hozzák létre csillagok, ezért ritkábbak.

ennek a magyarázata a csillagokban végbemenő fúziós folyamatokban rejlik.

[link]

[link] )

A kvarkok egy színtöltés nevű dologgal bírnak, ami ugyanaz az Erős Kölcsönhatás számára, mint az elektromos töltés az elektromágnesesség számára. Míg az elektromágnesesség esetében 2 lehetséges töltés van (+ és -), az E.K. esetében 3. (A nevük Piros, Kék és Zöld, de ezek csak nevek, semmi közük a színekhez.)

Tehát a kérdés az: lehetséges-e a kvarkok szerkezetét alacsonyabb energiaszintű stabil állapotba átrendezni?

Nos, nem vagyok atomfizikus, ezt nem tudom teljesen megválaszolni. De a kvarkok rendelkeznek egy olyan tulajdonsággal, hogy "aszimptomatikus szabadság", ami egy kvark zártság vagy színbezárás nevű állapothoz vezet.

[link]

[link]

Ez kvázi a következőt jelenti:

míg az elektromágnesesség annál gyengébb, minél távolabb viszeé két részecskét egymástól, az E.K. annál ERŐSEBB, minél távolabb vannak.

Ez azt jelenti, hogy "szabad" kvarkok nem is igazán tudnak létezni, és a szétbontásukhoz nagyon nagy energiák kellenek.

Viszont a barionok (proton/neutron) mégis fel tudnak bomlani, és meg is teszik.

A neutron természetes módon instabil, és átmegy egy béta bomlás nevű folyamatban.

Ezt konkrétan fel is használják a nukleáris reaktorokban, mert az atommagból kivett neutron hamar elbomlik.

Ahogy már említettük, az izotópok, mint amiket a reaktorokban használnak, eleve több neutronnal rendelkeznek.

És igazából pont itt jön a probléma. Ha megnézed a lehetéges barionok listáját (bocs, csak angolt találtam):

[link]

azt látod, hogy a proton az első, legkönnyebb elem. Minden nehezebb barion már erősen instabil és hamar elbomlik.

Mivel nem lehetéges a protont még könnyebb részecskeszerkezetté alakítani, ezért - szerintem - nem lehet belőle energiát sem így nyerni.

"szabad" kvarkok nem is igazán tudnak létezni, és a szétbontásukhoz nagyon nagy energiák kellenek."

Nagyon jó, amit írtál, de ez nem igaz.

Szabad kvarkok léteznek: az ún. "kvark-glüon plazmában".

Ezt csak a legnagyobb gyorsítóban tudjuk előállítani, és tényleg hatalmas energia kell hozzá - de ezen az energián már a kvarkok szabadon úszkálnak (egy nagyon rövid ideig), mint egy folyadékban.

Alacsonyabb hőmérsékleten aztán megint összefagynak.