протонни тайни. Възрастта и размерът все още не са известни

Добре известно е, че в един протон има три кварка. Всъщност структурата му е по-сложна (1) и добавянето на глуони, които свързват кварките заедно, не е краят на въпроса. Протонът се счита за истинско море от кварки и антикварки, които идват и си отиват, което е странно за такава стабилна частица материя.

Доскоро дори точният размер на протона беше неизвестен. Дълго време физиците имаха стойност от 0,877. фемтометър (fm, където фемтометърът е равен на 100 квинтилиона метра). През 2010 г. международен екип проведе нов експеримент в института Paul Scherrer в Швейцария и излезе с малко по-ниска стойност от 0,84 fm. През 2017 г. немски физици, въз основа на своите измервания, изчислиха радиус на протона от 0,83 fm и, както се очакваше с точността на грешката на измерването, той ще отговаря на стойността от 0,84 fm, изчислена през 2010 г. на базата на екзотичното „мюонно водородно излъчване "

Две години по-късно друга група учени, работещи в САЩ, Украйна, Русия и Армения, които формираха екипа на PRad в лабораторията Джеферсън във Вирджиния, провериха измерванията с нов експеримент за разсейване на протони върху електрони. Учените получили резултата - 0,831 фемтометъра. Авторите на статията в Nature не вярват, че проблемът е напълно решен. Това е нашето знание за частицата, която е "основата" на материята.

Ние ясно казваме това протон - стабилна субатомна частица от групата на бариони със заряд +1 и маса на покой приблизително 1 единица. Протоните и неутроните са нуклони, елементи на атомните ядра. Броят на протоните в ядрото на даден атом е равен на неговия атомен номер, което е в основата на подреждането на елементите в периодичната таблица. Те са основният компонент на първичните космически лъчи. Според Стандартния модел протонът е сложна частица, класифицирана като адрони, или по-точно, бариони. се състои от три кварка – два нагоре „u“ и един надолу „d“ кварки, свързани от силното взаимодействие, предавано от глуони.

Според последните експериментални резултати, ако протонът се разпадне, тогава средният живот на тази частица надвишава 2,1 · 1029 години. Според Стандартния модел протонът, като най-лекия барион, не може да се разпадне спонтанно. Непроверените теории за велико обединение обикновено предсказват разпадането на протона с живот от най-малко 1 x 1036 години. Протонът може да се преобразува, например, в процеса на улавяне на електрони. Този процес не възниква спонтанно, а само в резултат на осигуряват допълнителна енергия. Този процес е обратим. Например при раздяла бета неутрон се превръща в протон. Свободните неутрони се разпадат спонтанно (живот около 15 минути), образувайки протон.

Наскоро експерименти показаха, че протоните и техните съседи са вътре в ядрото на атома. неутрони изглеждат много по-големи, отколкото трябва да бъдат. Физиците измислиха две конкуриращи се теории, опитвайки се да обяснят това явление, и привържениците на всяка от тях вярват, че другата е грешна. По някаква причина протоните и неутроните в тежките ядра се държат така, сякаш са много по-големи, отколкото когато са извън ядрото. Учените го наричат ​​ЕМС ефект от European Muon Collaboration, групата, която случайно го е открила. Това е нарушение на съществуващите.

Изследователите предполагат, че кварките, които изграждат нуклоните, взаимодействат с други кварки на други протони и неутрони, разрушавайки стените, които разделят частиците. Кварки, които образуват едно протон i кварки образувайки друг протон, те започват да заемат едно и също място. Това кара протоните (или неутроните) да се разтягат и замъгляват. Те растат много силно, макар и за много кратък период от време. Въпреки това, не всички физици са съгласни с това описание на явлението. Така че изглежда, че социалният живот на протон в атомно ядро ​​е не по-малко мистериозен от неговата възраст и размер.