protonske tajne. Starost i veličina još nisu poznati
Dobro je poznato da u protonu postoje tri kvarka. Zapravo, njegova je struktura kompliciranija (1), a dodavanje gluona koji međusobno vežu kvarkove nije kraj stvari. Proton se smatra pravim morem kvarkova i antikvarkova koji dolaze i odlaze, što je čudno za tako stabilnu česticu materije.
Donedavno čak ni točna veličina protona nije bila poznata. Dugo vremena fizičari su imali vrijednost od 0,877. femtometar (fm, gdje je femtometar jednak 100 kvintilijuna metara). Godine 2010. međunarodni tim proveo je novi eksperiment na Institutu Paul Scherrer u Švicarskoj i dobio nešto nižu vrijednost od 0,84 fm. Njemački su fizičari 2017. godine na temelju svojih mjerenja izračunali radijus protona od 0,83 fm i, kako se i očekivalo s točnošću mjerne pogreške, odgovarao bi vrijednosti od 0,84 fm izračunatoj 2010. na temelju egzotičnog "muonskog vodikovog zračenja ."
Dvije godine kasnije, druga grupa znanstvenika koji rade u SAD-u, Ukrajini, Rusiji i Armeniji, koji su formirali PRad tim u Jefferson Lab u Virginiji, unakrsno je provjerila mjerenja s novi eksperiment raspršenja protona na elektronima. Znanstvenici su dobili rezultat - 0,831 femtometar. Autori časopisa Nature o tome ne vjeruju da je problem u potpunosti riješen. To je naše znanje o česticama, koje su "osnova" materije.
To jasno kažemo proton - stabilna subatomska čestica iz skupine bariona s nabojem od +1 i masom mirovanja od približno 1 jedinice. Protoni i neutroni su nukleoni, elementi atomskih jezgri. Broj protona u jezgri danog atoma jednak je njegovom atomskom broju, što je osnova za sređivanje elemenata u periodnom sustavu. Oni su glavna komponenta primarnih kozmičkih zraka. Prema Standardnom modelu, proton je složena čestica klasificirana kao hadroni, točnije, barioni. sastoji se od tri kvarka – dva gornja “u” i jedan donji “d” kvark vezani snažnom interakcijom koju prenose gluoni.
Prema najnovijim eksperimentalnim rezultatima, ako se proton raspadne, prosječno vrijeme života ove čestice prelazi 2,1 · 1029 godina. Prema Standardnom modelu, proton, kao najlakši barion, ne može se spontano raspasti. Neprovjerene teorije velikog ujedinjenja obično predviđaju raspad protona s životnim vijekom od najmanje 1 x 1036 godina. Proton se može pretvoriti, na primjer, u procesu hvatanja elektrona. Ovaj proces se ne događa spontano, već samo kao rezultat pružiti dodatnu energiju. Ovaj proces je reverzibilan. Na primjer, prilikom rastanka beta neutron pretvara u proton. Slobodni neutroni se spontano raspadaju (životni vijek oko 15 minuta), tvoreći proton.
Nedavno su eksperimenti pokazali da se protoni i njihovi susjedi nalaze unutar jezgre atoma. neutronima izgledaju puno veće nego što bi trebale biti. Fizičari su došli do dvije konkurentske teorije pokušavajući objasniti ovaj fenomen, a zagovornici svake vjeruju da je druga u krivu. Iz nekog razloga, protoni i neutroni unutar teških jezgara ponašaju se kao da su mnogo veći nego kad su bili izvan jezgre. Znanstvenici to nazivaju EMC efektom iz European Muon Collaboration, grupe koja ga je slučajno otkrila. Ovo je kršenje postojećih.
Istraživači sugeriraju da kvarkovi koji čine nukleone u interakciji s drugim kvarkovima drugih protona i neutrona uništavaju zidove koji razdvajaju čestice. Kvarkovi koji tvore jedno proton i kvarkovi tvoreći drugi proton, počinju zauzimati isto mjesto. To uzrokuje rastezanje i zamagljivanje protona (ili neutrona). Rastu vrlo snažno, iako u vrlo kratkom vremenskom razdoblju. Međutim, ne slažu se svi fizičari s ovim opisom fenomena. Stoga se čini da društveni život protona u atomskoj jezgri nije ništa manje misteriozan od njegove starosti i veličine.
