протон құпиялары. Жасы мен мөлшері әлі белгісіз
Протонда үш кварк болатыны белгілі. Шындығында, оның құрылымы күрделірек (1), ал кварктарды байланыстыратын глюондардың қосылуы істің соңы емес. Протон кварктар мен антикварктардың келетін және кететін нағыз теңізі болып саналады, бұл материяның мұндай тұрақты бөлшектері үшін таңқаларлық.
Соңғы уақытқа дейін тіпті протонның нақты мөлшері белгісіз болды. Ұзақ уақыт бойы физиктер 0,877 мәнге ие болды. фемтометр (fm, мұнда фемтометр 100 квинтиллион метрге тең). 2010 жылы халықаралық топ Швейцариядағы Пол Шеррер институтында жаңа эксперимент жүргізіп, 0,84 фм шамасына сәл төменірек мән берді. 2017 жылы неміс физиктері өз өлшемдеріне сүйене отырып, протон радиусын 0,83 фм есептеді және өлшеу қателігінің дәлдігімен күткендей, ол экзотикалық «муонды сутегі сәулеленуі» негізінде 0,84 жылы есептелген 2010 фм мәніне сәйкес келеді. .
Екі жылдан кейін Вирджиниядағы Джефферсон зертханасында PRad тобын құрған АҚШ, Украина, Ресей және Арменияда жұмыс істейтін ғалымдардың тағы бір тобы өлшемдерді салыстырып тексерді. протондардың электрондарға шашырауы бойынша жаңа тәжірибе. Ғалымдар нәтижеге қол жеткізді - 0,831 фемтометр. Бұл туралы Nature журналының авторлары мәселенің толық шешілгеніне сенбейді. Бұл материяның «негізі» болып табылатын бөлшек туралы біздің біліміміз.
Біз мұны анық айтамыз протондар - заряды +1 және тыныштық массасы шамамен 1 бірлік бариондар тобынан тұрақты субатомдық бөлшек. Протондар мен нейтрондар - нуклондар, атом ядроларының элементтері. Берілген атомның ядросындағы протондар саны оның атомдық нөміріне тең, бұл элементтерді периодтық жүйеде ретке келтіруге негіз болады. Олар бастапқы ғарыштық сәулелердің негізгі құрамдас бөлігі болып табылады. Стандартты модельге сәйкес протон адрондар, дәлірек айтқанда, бариондар ретінде жіктелген күрделі бөлшек болып табылады. үш кварктан тұрады – екі жоғары «u» және бір төмен «d» кварк глюондар жіберетін күшті күшпен байланысқан.
Соңғы эксперимент нәтижелері бойынша, егер протон ыдырайтын болса, онда бұл бөлшектің орташа өмір сүру ұзақтығы 2,1 · 1029 жылдан асады. Стандартты модельге сәйкес протон ең жеңіл барион ретінде өздігінен ыдырай алмайды. Тексерілмеген үлкен біртұтас теориялар әдетте кемінде 1 x 1036 жыл өмір сүретін протонның ыдырауын болжайды. Протонды, мысалы, электрондарды ұстау процесінде түрлендіруге болады. Бұл процесс өздігінен емес, нәтижесінде ғана жүреді қосымша энергиямен қамтамасыз ету. Бұл процесс қайтымды. Мысалы, қоштасу кезінде бета нейтрон протонға айналады. Бос нейтрондар өздігінен ыдырайды (өмір сүру ұзақтығы шамамен 15 минут), протонды құрайды.
Жақында эксперименттер протондар мен олардың көршілері атом ядросының ішінде болатынын көрсетті. нейтрондар олар болуы тиіс қарағанда әлдеқайда үлкен болып көрінеді. Физиктер бұл құбылысты түсіндіруге тырысатын екі бәсекелес теорияны ойлап тапты және әрқайсысының жақтаушылары екіншісін қате деп санайды. Қандай да бір себептермен ауыр ядролардың ішіндегі протондар мен нейтрондар ядроның сыртындағыдан әлдеқайда үлкенірек сияқты әрекет етеді. Ғалымдар оны кездейсоқ ашқан топтың Еуропалық Муон ынтымақтастығының EMC эффектісі деп атайды. Бұл бұрыннан барларды бұзу болып табылады.
Зерттеушілер нуклондарды құрайтын кварктар басқа протондар мен нейтрондардың басқа кварктарымен әрекеттесіп, бөлшектерді бөлетін қабырғаларды бұзады деп болжайды. Бірін құрайтын кварктар протондар i кварктар басқа протон түзіп, олар бір орынды ала бастайды. Бұл протондардың (немесе нейтрондардың) созылуына және бұлыңғырлануына әкеледі. Олар өте қысқа мерзімде болса да, өте күшті өседі. Дегенмен, барлық физиктер құбылыстың бұл сипаттамасымен келіспейді. Демек, атом ядросындағы протонның әлеуметтік өмірі оның жасы мен өлшемінен кем емес жұмбақ сияқты.
