secretele protonilor. Vârsta și mărimea încă nu sunt cunoscute

Este bine cunoscut faptul că într-un proton există trei quarci. De fapt, structura sa este mai complicată (1), iar adăugarea de gluoni care leagă quarcii nu este sfârșitul problemei. Protonul este considerat o adevărată mare de quarci și antiquarci care vin și pleacă, ceea ce este ciudat pentru o particulă de materie atât de stabilă.

Până de curând, nici măcar dimensiunea exactă a protonului era necunoscută. Multă vreme, fizicienii au avut o valoare de 0,877. femtometru (fm, unde femtometrul este egal cu 100 de chintilioane de metri). În 2010, o echipă internațională a efectuat un nou experiment la Institutul Paul Scherrer din Elveția și a venit cu o valoare puțin mai mică de 0,84 fm. În 2017, fizicienii germani, pe baza măsurătorilor lor, au calculat o rază a protonilor de 0,83 fm și, așa cum era de așteptat cu acuratețea erorii de măsurare, aceasta ar corespunde valorii de 0,84 fm calculată în 2010 pe baza exoticului „radiație de hidrogen muonic”. ."

Doi ani mai târziu, un alt grup de oameni de știință care lucrează în SUA, Ucraina, Rusia și Armenia, care au format echipa PRad la Jefferson Lab din Virginia, au verificat măsurătorile cu nou experiment privind împrăștierea protonilor pe electroni. Oamenii de știință au obținut rezultatul - 0,831 femtometre. Autorii lucrării Nature despre aceasta nu cred că problema este complet rezolvată. Aceasta este cunoștințele noastre despre particule, care este „baza” materiei.

Spunem clar asta protoni - o particulă subatomică stabilă din grupul barionilor cu sarcină de +1 și masă în repaus de aproximativ 1 unitate. Protonii și neutronii sunt nucleoni, elemente ale nucleelor ​​atomice. Numărul de protoni din nucleul unui atom dat este egal cu numărul său atomic, care stă la baza ordonării elementelor din tabelul periodic. Ele sunt componenta principală a razelor cosmice primare. Conform Modelului Standard, protonul este o particulă complexă clasificată ca hadroni, sau mai precis, barioni. este format din trei quarci – doi quarci sus „u” și unul în jos „d” legați de interacțiunea puternică transmisă de gluoni.

Conform celor mai recente rezultate experimentale, dacă un proton se descompune, atunci durata medie de viață a acestei particule depășește 2,1 · 1029 de ani. Conform Modelului Standard, protonul, ca cel mai ușor barion, nu se poate descompune spontan. Teoriile Grand Unified netestate prezic de obicei dezintegrarea protonului cu o durată de viață de cel puțin 1 x 1036 ani. Protonul poate fi convertit, de exemplu, în procesul de captare a electronilor. Acest proces nu are loc spontan, ci doar ca urmare a oferi un plus de energie. Acest proces este reversibil. De exemplu, la despărțire beta neutron se transformă într-un proton. Neutronii liberi se descompun spontan (durata de viață aproximativ 15 minute), formând un proton.

Recent, experimentele au arătat că protonii și vecinii lor se află în interiorul nucleului unui atom. neutronii par mult mai mari decât ar trebui să fie. Fizicienii au venit cu două teorii concurente care încearcă să explice acest fenomen, iar susținătorii fiecăreia cred că cealaltă greșește. Din anumite motive, protonii și neutronii din interiorul nucleelor ​​grele se comportă ca și cum ar fi mult mai mari decât atunci când se aflau în afara nucleului. Oamenii de știință îl numesc efectul EMC de la European Muon Collaboration, grupul care l-a descoperit accidental. Aceasta este o încălcare a celor existente.

Cercetătorii sugerează că quarcii care formează nucleonii interacționează cu alți quarci ai altor protoni și neutroni, distrugând pereții care separă particulele. Quarcii care formează unul protoni i cuarci formând un alt proton, încep să ocupe același loc. Acest lucru face ca protonii (sau neutronii) să se întindă și să se estompeze. Ele cresc foarte puternic, deși într-o perioadă foarte scurtă de timp. Cu toate acestea, nu toți fizicienii sunt de acord cu această descriere a fenomenului. Deci, se pare că viața socială a unui proton dintr-un nucleu atomic nu este mai puțin misterioasă decât vârsta și dimensiunea lui.