Ученые США впервые смогли измерить давление внутри протона

Ольга Проскурова

Физики-ядерщики из Национальной ускорительной лаборатории Джефферсона в США, впервые экспериментально измерили распределение давления внутри протона.

Оказалось, что внутри каждого протона в атоме давление намного больше, чем в самом сердце нейтронной звезды, пишет Science Alert.

Достаточно давно было установлено, что протоны состоят из трех кварков — один d-кварк и два u-кварка — которые связаны вместе так называемым сильным ядерным взаимодействием. Однако сама внутренняя структура протона долгое время была загадкой, поскольку не было понятно, насколько плотно сближаются эти кварки.

Измерение внутренней структуры протона стало возможным благодаря тому, что ученые обратились к такому понятию, как его форм-фактор. Оно появилось в 1966 году, но тогда было представлено лишь в качестве гипотезы. Форм-фактор описывает механическую структуру протона, как если бы исследователи могли изучить его с помощью силы тяжести.

«Это просто прекрасно. Мы получили карту протона, создание которой раньше казалось физикам невозможным», — говорит физик Латифа Элуадрихири из Национального центра ускорителей Томаса Джефферсона.

Ключом к новому открытию стало использование так называемого комптоновского рассеяния, которое описывает взаимодействие между фотонами света и заряженной частицей, например электроном. Ученые увеличили ускорение электрона, чтобы уменьшить его длину волны, достаточную для проникновения в протон. Затем они наблюдали за рассеянием фотонов, чтобы определить, как кварки внутри протона реагировали на удар.

Это позволило ученым, «обстреливая» протон электронами, выяснить давление внутри частицы. Оказалось, что в радиусе 0,6 фемтометра от центра протона давление достигает 10 в 35 степени паскалей. Это примерно в десять раз больше давления, которое, как считается, царит в центре нейтронной звезды.

Следующим шагом для команды является продолжение использования этого процесса для дальнейшего понимания внутренней механики протона, расчета его сил и, в конечном итоге, построения картины того, как движутся кварки. Кроме того, в перспективе физики должны понять, распадаются ли протоны. Сейчас эти частицы кажутся достаточно стабильными, чтобы пережить нашу Вселенную.

Читайте нас в Facebook и Тwitter, также подписывайтесь на канал в Telegram, чтобы всегда быть в курсе важных изменений в стране и мире.