bí mật proton. Tuổi và kích thước chưa được biết
Ai cũng biết rằng có ba hạt quark trong một proton. Trên thực tế, cấu trúc của nó phức tạp hơn (1), và việc bổ sung các gluon liên kết các quark với nhau không phải là kết thúc của vấn đề. Proton được coi là một biển thực sự gồm các hạt quark và hạt phản quark đến và đi, điều này thật kỳ lạ đối với một hạt vật chất ổn định như vậy.
Cho đến gần đây, ngay cả kích thước chính xác của proton vẫn chưa được biết đến. Trong một thời gian dài, các nhà vật lý đã có giá trị là 0,877. máy đo đùi (fm, trong đó femtometer bằng 100 tạ triệu mét). Năm 2010, một nhóm nghiên cứu quốc tế đã tiến hành một thí nghiệm mới tại Viện Paul Scherrer ở Thụy Sĩ và thu được giá trị thấp hơn một chút là 0,84 fm. Vào năm 2017, các nhà vật lý người Đức, dựa trên các phép đo của họ, đã tính toán bán kính proton là 0,83 fm và theo dự đoán với độ chính xác của sai số đo, nó sẽ tương ứng với giá trị 0,84 fm được tính toán vào năm 2010 dựa trên "bức xạ hydro muonic kỳ lạ" . "
Hai năm sau, một nhóm các nhà khoa học khác làm việc ở Mỹ, Ukraine, Nga và Armenia, những người đã thành lập nhóm PRad tại Phòng thí nghiệm Jefferson ở Virginia, đã kiểm tra chéo các phép đo với thí nghiệm mới về sự tán xạ của proton trên electron. Các nhà khoa học đã nhận được kết quả - 0,831 femtometer. Các tác giả của bài báo Tự nhiên về điều này không tin rằng vấn đề đã được giải quyết hoàn toàn. Đây là kiến thức của chúng ta về hạt, là "cơ sở" của vật chất.
Chúng tôi nói rõ ràng rằng proton - một hạt hạ nguyên tử ổn định từ nhóm baryon có điện tích +1 và khối lượng nghỉ xấp xỉ 1 đơn vị. Proton và neutron là nucleon, nguyên tố của hạt nhân nguyên tử. Số proton trong hạt nhân của một nguyên tử nhất định bằng số hiệu nguyên tử của nó, là cơ sở để sắp xếp thứ tự các nguyên tố trong bảng tuần hoàn. Chúng là thành phần chính của các tia vũ trụ sơ cấp. Theo Mô hình Chuẩn, proton là một hạt phức tạp được phân loại là hadron, hay chính xác hơn là baryon. được tạo thành từ ba hạt quark – hai quark lên “u” và một quark xuống “d” bị ràng buộc bởi tương tác mạnh được truyền bởi gluon.
Theo kết quả thí nghiệm mới nhất, nếu một proton phân hủy, thì tuổi thọ trung bình của hạt này vượt quá 2,1 · 1029 năm. Theo Mô hình Chuẩn, proton, với tư cách là baryon nhẹ nhất, không thể phân rã một cách tự nhiên. Các lý thuyết thống nhất lớn chưa được kiểm chứng thường dự đoán sự phân rã của proton với thời gian tồn tại ít nhất là 1 x 1036 năm. Ví dụ, proton có thể được chuyển đổi trong quá trình bắt điện tử. Quá trình này không xảy ra một cách tự nhiên mà chỉ là kết quả của cung cấp thêm năng lượng. Quá trình này có thể đảo ngược. Ví dụ, khi chia tay nơtron beta biến thành một proton. Các neutron tự do phân rã một cách tự nhiên (thời gian tồn tại khoảng 15 phút), tạo thành một proton.
Gần đây, các thí nghiệm đã chỉ ra rằng proton và các hạt lân cận của chúng nằm bên trong hạt nhân của một nguyên tử. nơtron có vẻ lớn hơn nhiều so với chúng phải có. Các nhà vật lý đã đưa ra hai lý thuyết cạnh tranh để cố gắng giải thích hiện tượng này, và những người ủng hộ nhau tin rằng lý thuyết kia là sai. Vì một số lý do, các proton và neutron bên trong hạt nhân nặng hoạt động như thể chúng lớn hơn nhiều so với khi chúng ở bên ngoài hạt nhân. Các nhà khoa học gọi nó là hiệu ứng EMC từ European Muon Collaboration, một nhóm đã tình cờ phát hiện ra nó. Đây là một sự vi phạm những cái hiện có.
Các nhà nghiên cứu cho rằng các quark tạo nên nucleon tương tác với các quark khác của proton và neutron khác, phá hủy các bức tường ngăn cách các hạt. Quarks tạo thành một proton i hạt quark tạo thành một proton khác, chúng bắt đầu chiếm giữ vị trí cũ. Điều này làm cho các proton (hoặc neutron) bị kéo căng và mờ đi. Chúng phát triển rất mạnh mẽ, mặc dù trong một khoảng thời gian rất ngắn. Tuy nhiên, không phải tất cả các nhà vật lý đều đồng ý với mô tả hiện tượng này. Vì vậy, có vẻ như đời sống xã hội của một proton trong hạt nhân nguyên tử cũng không kém phần bí ẩn so với tuổi và kích thước của nó.
