siri za protoni. Umri na ukubwa bado haujajulikana

Inajulikana kuwa kuna quark tatu kwenye protoni. Kwa kweli, muundo wake ni ngumu zaidi (1), na kuongeza ya gluons ambayo hufunga quarks pamoja sio mwisho wa jambo hilo. Protoni inachukuliwa kuwa bahari ya kweli ya quarks na antiquarks zinazokuja na kuondoka, ambayo ni ya kushangaza kwa chembe thabiti ya jambo hilo.

Hadi hivi karibuni, hata ukubwa halisi wa protoni haukujulikana. Kwa muda mrefu, wanafizikia walikuwa na thamani ya 0,877. femtometer (fm, ambapo femtometer ni sawa na mita 100 quintillion). Mnamo 2010, timu ya kimataifa ilifanya majaribio mapya katika Taasisi ya Paul Scherrer nchini Uswizi na kupata thamani ya chini kidogo ya 0,84 fm. Mnamo 2017, wanafizikia wa Ujerumani, kulingana na vipimo vyao, walihesabu radius ya protoni ya 0,83 fm na, kama inavyotarajiwa na usahihi wa hitilafu ya kipimo, italingana na thamani ya 0,84 fm iliyohesabiwa mwaka wa 2010 kulingana na "mionzi ya hidrojeni ya muonic". ."

Miaka miwili baadaye, kikundi kingine cha wanasayansi wanaofanya kazi Marekani, Ukraine, Urusi na Armenia, ambao waliunda timu ya PRad katika Jefferson Lab huko Virginia, walikagua vipimo na majaribio mapya ya kueneza protoni kwenye elektroni. Wanasayansi walipata matokeo - 0,831 femtometers. Waandishi wa karatasi ya Nature juu ya hili hawaamini kuwa shida imetatuliwa kabisa. Huu ndio ujuzi wetu wa chembe, ambayo ni "msingi" wa maada.

Tunasema hivyo waziwazi protoni - chembe ya subatomic imara kutoka kwa kundi la baryons na malipo ya +1 na molekuli ya mapumziko ya takriban 1 kitengo. Protoni na neutroni ni nucleons, vipengele vya nuclei ya atomiki. Idadi ya protoni katika kiini cha atomi fulani ni sawa na nambari yake ya atomiki, ambayo ni msingi wa kuagiza vipengele katika jedwali la mara kwa mara. Wao ni sehemu kuu ya mionzi ya msingi ya cosmic. Kulingana na Modeli ya Kawaida, protoni ni chembe changamano iliyoainishwa kama hadroni, au kwa usahihi zaidi, baroni. inaundwa na quarks tatu - mbili juu "u" na moja chini "d" quarks amefungwa na mwingiliano nguvu zinazopitishwa na gluons.

Kulingana na matokeo ya hivi punde ya majaribio, ikiwa protoni itaoza, basi wastani wa maisha ya chembe hii unazidi miaka 2,1 · 1029. Kulingana na Standard Model, protoni, kama barioni nyepesi zaidi, haiwezi kuoza yenyewe. Nadharia kuu zisizojaribiwa kwa kawaida hutabiri kuoza kwa protoni kwa maisha ya angalau miaka 1 x 1036. Protoni inaweza kubadilishwa, kwa mfano, katika mchakato wa kukamata elektroni. Utaratibu huu haufanyiki kwa hiari, lakini tu kama matokeo ya kutoa nishati ya ziada. Mchakato huu unaweza kutenduliwa. Kwa mfano, wakati wa kutengana beta neutroni inageuka kuwa protoni. Neutroni za bure huoza moja kwa moja (muda wa maisha kama dakika 15), na kutengeneza protoni.

Hivi majuzi, majaribio yameonyesha kuwa protoni na majirani zao ziko ndani ya kiini cha atomi. neutroni inaonekana kubwa zaidi kuliko inavyopaswa kuwa. Wanafizikia wamekuja na nadharia mbili zinazoshindana kujaribu kuelezea jambo hili, na watetezi wa kila mmoja wanaamini kuwa mwingine sio sahihi. Kwa sababu fulani, protoni na neutroni ndani ya viini vizito hutenda kana kwamba ni kubwa zaidi kuliko zilipokuwa nje ya kiini. Wanasayansi wanaiita athari ya EMC kutoka kwa Ushirikiano wa Muon wa Ulaya, kikundi ambacho kiliigundua kwa bahati mbaya. Huu ni ukiukwaji wa zilizopo.

Watafiti wanapendekeza kwamba quarks zinazounda nucleons huingiliana na quarks nyingine za protoni na neutroni, kuharibu kuta zinazotenganisha chembe. Quarks kwamba fomu moja protoni i quarks kutengeneza protoni nyingine, wanaanza kuchukua sehemu moja. Hii husababisha protoni (au neutroni) kunyoosha na kutia ukungu. Wanakua kwa nguvu sana, ingawa kwa muda mfupi sana. Walakini, sio wanafizikia wote wanaokubaliana na maelezo haya ya jambo hilo. Kwa hivyo inaonekana kwamba maisha ya kijamii ya protoni kwenye kiini cha atomiki sio ya kushangaza kuliko umri na saizi yake.