Пратонныя сакрэты. Узрост і памер пакуль невядомы

Агульнавядома, што ў пратоне ёсць тры кваркі. Насамрэч яго структура складаней (1), і даданне глюёнаў, якія злучаюць кваркі разам, - гэта яшчэ не канец справы. Пратон лічыцца сапраўдным морам якія ўзнікаюць і знікаючых кваркаў і антыкваркаў, што дзіўна для такой стабільнай часціцы матэрыі.

Да нядаўняга часу нават дакладны памер пратона быў невядомы. Доўгі час фізікі мелі значэнне 0,877. фемтометр (фм, дзе фемтометр роўны 100 квінтыльённым метрам). У 2010 годзе міжнародная група правяла новы эксперымент у Інстытуце Паўля Шэрэра ў Швейцарыі і атрымала крыху меншае значэнне — 0,84 фм. У 2017 годзе нямецкія фізікі на аснове сваіх вымярэнняў разлічылі радыус пратона 0,83 фм і, як меркавалася з дакладнасцю хібнасці вымярэння, ён будзе адпавядаць значэнню 0,84 фм, разлічаным у 2010 годзе на аснове экзотыкі мюоннае вадароднае выпраменьванне.

Двума гадамі пазней іншая група навукоўцаў, якія працуюць у ЗША, Украіне, Расіі і Арменіі, якая сфармавала каманду PRad у лабараторыі Джэферсана ў Вірджыніі, пераправерыла вынікі вымярэнняў з дапамогай новы эксперымент па рассейванні пратонаў на электронах. Навукоўцы атрымалі вынік - 0,831 фемтометра. Аўтары артыкула аб гэтым у Nature не лічаць, што праблема цалкам вырашана. Гэта наша веданне часціцы, якая з'яўляецца "асновай" матэрыі.

Мы адназначна які гаворыцца, што пратон - Стабільная субатамная часціца з групы барыёнаў з зарадам +1 і масай спакою, роўнай прыкладна 1 адз. Пратоны і нейтроны - нуклоны, элементы атамных ядраў. Лік пратонаў у ядры дадзенага атама роўна яго парадкаваму нумару, які з'яўляецца асновай для парадкавання элементаў у перыядычнай табліцы. Яны з'яўляюцца асноўным кампанентам першасных касмічных прамянёў. Паводле Стандартнай мадэлі, пратон - гэта складаная часціца, якая класіфікуецца як адроны, ці, дакладней, барыёны. складаецца з трох кваркаў - два верхніх "u" і адзін ніжні "d" кваркаў, злучаных моцным узаемадзеяннем, якія перадаюцца глюонамі.

Згодна з апошнімі эксперыментальнымі вынікамі, калі адбываецца распад пратона, то сярэдні час жыцця гэтай часціцы перавышае 2,1 · 1029 гадоў. Паводле Стандартнай мадэлі, пратон, як найлягчэйшы барыён, не можа самаадвольна распадацца. Неправераныя тэорыі вялікага аб'яднання звычайна прадказваюць распад пратона з часам жыцця не менш за 1 · 1036 гадоў. Пратон можа быць пераўтвораны, напрыклад, у працэсе электроннага захопу. Гэты працэс не адбываецца самаадвольна, а толькі ў выніку забяспечыць дадатковую энергію. Гэты працэс зварачальны. Напрыклад, пры растанні бэта-нейтрон ператвараецца ў пратон. Вольныя нейтроны самаадвольна распадаюцца (час жыцця каля 15 хвілін), утворачы пратон.

Нядаўна эксперыменты паказалі, што пратоны і іх суседзі знаходзяцца ўнутры ядра атама. нейтронаў здаюцца нашмат больш, чым павінны быць. Фізікі стварылі дзве канкуруючыя тэорыі, якія спрабуюць растлумачыць гэтую з'яву, і прыхільнікі кожнай упэўнены, што іншая няслушная. Па нейкай прычыне пратоны і нейтроны ўнутры цяжкіх ядраў паводзяць сябе так, як калі б яны былі нашмат больш, чым калі яны былі па-за ядром. Навукоўцы называюць гэта эфектам ЭМС ад European Muon Collaboration, групы, якая выпадкова выявіла яго. Гэта парушэнне існуючых.

Даследнікі мяркуюць, што кваркі, якія складаюць нуклоны, узаемадзейнічаюць з іншымі кваркамі іншых пратонаў і нейтронаў, руйнуючы сценкі, якія падзяляюць часціцы. Кваркі, якія ўтвараюць адзін пратон i кваркаў утворачы іншы пратон, пачынаюць займаць тое ж месца. Гэта прымушае пратоны (ці нейтроны) расцягвацца і размывацца. Яны вельмі моцна растуць, хаця і за вельмі кароткі прамежак часу. Аднак не ўсе фізікі згодны з такім апісаннем з'явы. Так што здаецца, што сацыяльнае жыццё пратона ў атамным ядры не менш загадкавая, чым яго ўзрост і памер.