Вчені США вперше змогли виміряти тиск всередині протона

Фізики-ядерники з Національної прискорювальної лабораторії Джефферсона в США, вперше експериментально виміряли розподіл тиску всередині протона.

Виявилося, що всередині кожного протона в атомі тиск набагато більше, ніж в самому серці нейтронної зірки, пише Science Alert.

Досить давно було встановлено, що протони складаються з трьох кварків – один d-кварк і два u-кварка – які пов'язані один з одним так званою сильною ядерною взаємодією. Однак сама внутрішня структура протона довгий час була загадкою, оскільки не було зрозуміло, наскільки щільно зближуються ці кварки.

Вимірювання внутрішньої структури протона стало можливим завдяки тому, що вчені звернулися до такого поняття, як його форм-фактор. Воно з'явилося в 1966 році, але тоді було представлено лише як гіпотеза. Форм-фактор описує механічну структуру протона, як якщо б дослідники могли вивчити його за допомогою сили тяжіння.

"Це просто чудово. Ми отримали карту протона, створення якої раніше здавалося фізикам неможливим", – говорить фізик Латіфа Елуадріхірі з Національного центру прискорювачів Томаса Джефферсона.

Ключем до нового відкриття стало використання так званого комптонівського розсіювання, яке описує взаємодію між фотонами світла і зарядженою часткою, наприклад електроном. Вчені збільшили прискорення електрона, щоб зменшити його довжину хвилі, достатньо для проникнення в протон. Потім вони спостерігали за розсіюванням фотонів, щоб визначити, як кварки всередині протона реагували на удар.

Це дозволило вченим, "обстрілюючи" протон електронами, з'ясувати тиск всередині частинки. Виявилося, що в радіусі 0,6 фемтометра від центру протона тиск досягає 10 в 35 ступені паскалів.

Це приблизно в десять разів більше тиску, який, як вважається, панує в центрі нейтронної зірки.

Наступним кроком для команди є продовження використання цього процесу для подальшого розуміння внутрішньої механіки протона, розрахунку його сил і, в кінцевому підсумку, побудови картини того, як рухаються кварки. Крім того, в перспективі фізики повинні зрозуміти, чи розпадаються протони. Зараз ці частинки здаються досить стабільними, щоб пережити наш Всесвіт.

Читайте нас у Facebook та Тwitter, також підписуйтесь на канал в Telegram, щоб завжди бути в курсі важливих змін в країні і світі.