протонски тајни. Возраста и големината сè уште не се познати

Добро е познато дека во еден протон има три кваркови. Всушност, неговата структура е посложена (1), а додавањето на глуони кои ги поврзуваат кварковите не е крај на работата. Протонот се смета за вистинско море од кваркови и антикваркови кои доаѓаат и си одат, што е чудно за таква стабилна честичка на материјата.

До неодамна, дури и точната големина на протонот беше непозната. Долго време, физичарите имаа вредност од 0,877. фемтометр (fm, каде што фемтометарот е еднаков на 100 квинтилиони метри). Во 2010 година, меѓународен тим спроведе нов експеримент во Институтот Пол Шерер во Швајцарија и доби малку помала вредност од 0,84 fm. Во 2017 година, германските физичари, врз основа на нивните мерења, пресметаа радиус на протон од 0,83 fm и, како што се очекуваше со точноста на мерната грешка, тој ќе одговара на вредноста од 0,84 fm пресметана во 2010 година врз основа на егзотичното „муонско водородно зрачење .

Две години подоцна, друга група научници кои работат во САД, Украина, Русија и Ерменија, кои го формираа тимот PRad во лабораторијата Џеферсон во Вирџинија, ги проверуваа мерењата со нов експеримент за расејување на протони на електрони. Научниците го добија резултатот - 0,831 фемтометри. Авторите на трудот Nature за ова не веруваат дека проблемот е целосно решен. Ова е нашето знаење за честичката, која е „основата“ на материјата.

Тоа јасно го кажуваме протон - стабилна субатомска честичка од групата бариони со полнеж +1 и маса на мирување приближно 1 единица. Протоните и неутроните се нуклеони, елементи на атомските јадра. Бројот на протони во јадрото на даден атом е еднаков на неговиот атомски број, што е основа за подредување на елементите во периодниот систем. Тие се главната компонента на примарните космички зраци. Според стандардниот модел, протонот е сложена честичка класифицирана како хадрони, или поточно, бариони. е составен од три кваркови – два нагоре „u“ и еден надолу „d“ кваркови врзани со силната сила што ја пренесуваат глуоните.

Според најновите експериментални резултати, ако протонот се распаѓа, тогаш просечниот животен век на оваа честичка надминува 2,1 · 1029 години. Според Стандардниот модел, протонот, како најлесниот барион, не може спонтано да се распаѓа. Непроверените големи обединети теории обично го предвидуваат распаѓањето на протонот со животен век од најмалку 1 x 1036 години. Протонот може да се конвертира, на пример, во процесот на фаќање електрони. Овој процес не се случува спонтано, туку само како резултат на обезбеди дополнителна енергија. Овој процес е реверзибилен. На пример, при разделба бета неутрон се претвора во протон. Слободните неутрони спонтано се распаѓаат (животниот век околу 15 минути), формирајќи протон.

Неодамна, експериментите покажаа дека протоните и нивните соседи се наоѓаат во јадрото на атомот. на неутрони изгледаат многу поголеми отколку што треба да бидат. Физичарите дошле до две конкурентни теории кои се обидуваат да го објаснат овој феномен, а поборниците на секоја веруваат дека другата е погрешна. Поради некоја причина, протоните и неутроните во тешките јадра се однесуваат како да се многу поголеми отколку кога биле надвор од јадрото. Научниците го нарекуваат ЕМС ефект од European Muon Collaboration, групата која случајно го открила. Ова е прекршување на постоечките.

Истражувачите сугерираат дека кварковите што ги сочинуваат нуклеоните комуницираат со други кваркови на други протони и неутрони, уништувајќи ги ѕидовите што ги раздвојуваат честичките. Кваркови кои формираат едно протон i кваркови формирајќи друг протон, тие почнуваат да го заземаат истото место. Ова предизвикува протоните (или неутроните) да се протегаат и заматуваат. Тие растат многу силно, иако за многу краток временски период. Сепак, не сите физичари се согласуваат со овој опис на феноменот. Така, се чини дека општествениот живот на протонот во атомското јадро не е помалку мистериозен од неговата старост и големина.