Протонні секрети. Вік та розмір поки невідомі
Загальновідомо, що у протоні є три кварки. Насправді його структура складніша (1), і додавання глюонів, що зв'язують кварки разом, це ще не кінець справи. Протон вважається справжнім морем кварків і антикварків, що виникають і зникають, що дивно для такої стабільної частинки матерії.
Донедавна навіть точний розмір протона був невідомий. Довгий час фізики мали значення 0,877. фемтометр (Фм, де фемтометр дорівнює 100 квінтильйонних метрів). У 2010 році міжнародна група провела новий експеримент в Інституті Пауля Шеррера в Швейцарії і набула трохи меншого значення — 0,84 фм. У 2017 році німецькі фізики на основі своїх вимірювань розрахували радіус протона 0,83 фм і, як передбачалося з точністю похибки вимірювання, він відповідатиме значенню 0,84 фм, розрахованому в 2010 році на основі екзотики мюонне водневе випромінювання.
Двома роками пізніше інша група вчених, що працюють у США, Україні, Росії та Вірменії, що сформувала команду PRad у лабораторії Джефферсона у Вірджинії, перевірила ще раз результати вимірювань за допомогою новий експеримент з розсіювання протонів на електронах. Вчені здобули результат – 0,831 фемтометра. Автори статті про це в Nature не вважають, що проблему повністю вирішено. Це наше знання частки, яка є основою матерії.
Ми однозначно говоримо, що протон - Стабільна субатомна частка з групи баріонів з зарядом +1 і масою спокою, що дорівнює приблизно 1 од. Протони та нейтрони - нуклони, елементи атомних ядер. Число протонів в ядрі даного атома дорівнює його порядковому номеру, який є основою для впорядкування елементів періодичної таблиці. Вони є основним компонентом первинних космічних променів. Згідно зі стандартною моделлю, протон — це складна частка, що класифікується як адрони, або, точніше, баріони. складається з трьох кварків - два верхніх "u" і один нижній "d" кварків, пов'язаних сильною взаємодією, що передається глюонами.
Згідно з останніми експериментальними результатами, якщо відбувається розпад протона, то середній час життя цієї частки перевищує 2,1 · 1029 років. Згідно зі стандартною моделлю, протон, як найлегший баріон, не може мимоволі розпадатися. Неперевірені теорії великого об'єднання зазвичай пророкують розпад протона з часом життя не менше 1 · 1036 років. Протон може бути перетворено, наприклад, у процесі електронного захоплення. Цей процес не відбувається мимовільно, а лише в результаті забезпечити додаткову енергію. Цей процес оборотний. Наприклад, під час розставання бета-нейтрон перетворюється на протон. Вільні нейтрони мимоволі розпадаються (час життя близько 15 хвилин), утворюючи протон.
Нещодавно експерименти показали, що протони та їхні сусіди перебувають усередині ядра атома. нейтронів здаються набагато більше, ніж має бути. Фізики створили дві конкуруючі теорії, які намагаються пояснити це явище, і прихильники кожної впевнені, що інша неправильна. З якоїсь причини протони і нейтрони всередині важких ядер поводяться так, ніби вони були набагато більшими, ніж коли вони були поза ядром. Вчені називають це ефектом ЕМС від European Muon Collaboration, групи, яка його випадково виявила. Це порушення наявних.
Дослідники припускають, що кварки, що є нуклонами, взаємодіють з іншими кварками інших протонів і нейтронів, руйнуючи стінки, що розділяють частинки. Кварки, що утворюють один протон i кварки утворюючи інший протон, починають займати те саме місце. Це змушує протони (або нейтрони) розтягуватися та розмиватися. Вони дуже сильно ростуть, хоч і за дуже короткий проміжок часу. Однак не всі фізики погоджуються з таким описом явища. Так що здається, що соціальне життя протона в атомному ядрі не менш загадкове, ніж його вік та розмір.
