أسرار البروتون. العمر والحجم لم يعرف بعد
ومن المعروف أن هناك ثلاثة كواركات في البروتون. في الواقع، هيكلها أكثر تعقيدًا (1)، وإضافة الجلونات التي تربط الكواركات معًا ليست نهاية الأمر. ويعتبر البروتون بحرًا حقيقيًا من الكواركات والكواركات المضادة التي تأتي وتذهب، وهو أمر غريب بالنسبة لمثل هذا الجسيم المستقر من المادة.
حتى وقت قريب، حتى الحجم الدقيق للبروتون لم يكن معروفًا. لفترة طويلة، كان لدى الفيزيائيين قيمة 0,877. مقياس الفم (fm، حيث يساوي الفيمتومتر 100 كوينتيليون متر). وفي عام 2010، أجرى فريق دولي تجربة جديدة في معهد بول شيرير في سويسرا وتوصل إلى قيمة أقل قليلاً تبلغ 0,84 إف إم. في عام 2017، قام الفيزيائيون الألمان، بناءً على قياساتهم، بحساب نصف قطر البروتون بمقدار 0,83 fm، وكما هو متوقع مع دقة خطأ القياس، فإنه سيتوافق مع قيمة 0,84 fm المحسوبة في عام 2010 بناءً على "إشعاع الهيدروجين الميوني" الغريب. ".
وبعد ذلك بعامين، قامت مجموعة أخرى من العلماء الذين يعملون في الولايات المتحدة وأوكرانيا وروسيا وأرمينيا، والذين شكلوا فريق Prad في مختبر جيفرسون في فرجينيا، بمراجعة القياسات مع تجربة جديدة حول تشتت البروتونات على الإلكترونات. حصل العلماء على النتيجة - 0,831 فيمتومتر. لا يعتقد مؤلفو ورقة الطبيعة حول هذا أن المشكلة قد تم حلها بالكامل. هذه هي معرفتنا بالجسيم ، وهو "أساس" المادة.
ونحن نقول ذلك بوضوح بروتون - جسيم دون ذري مستقر من مجموعة الباريونات بشحنة +1 وكتلة ساكنة تبلغ حوالي 1 وحدة. البروتونات والنيوترونات هي نيوكليونات، وهي عناصر من النوى الذرية. عدد البروتونات في نواة ذرة معينة يساوي العدد الذري لها، وهو أساس ترتيب العناصر في الجدول الدوري. وهي المكون الرئيسي للأشعة الكونية الأولية. وفقًا للنموذج القياسي، البروتون هو جسيم معقد يُصنف على أنه هادرونات، أو بشكل أكثر دقة، باريونات. يتكون من ثلاثة كواركات - كواركان أعلى "u" وواحد أسفل "d" مرتبطان بالتفاعل القوي الذي تنتقله الغلوونات.
وفقا لأحدث النتائج التجريبية، إذا اضمحل البروتون، فإن متوسط عمر هذا الجسيم يتجاوز 2,1 · 1029 سنة. وفقًا للنموذج القياسي، فإن البروتون، باعتباره أخف الباريون، لا يمكنه أن يتحلل تلقائيًا. عادة ما تتنبأ النظريات الموحدة الكبرى غير المختبرة باضمحلال البروتون بعمر لا يقل عن 1 × 1036 سنة. يمكن تحويل البروتون، على سبيل المثال، في عملية التقاط الإلكترون. هذه العملية لا تحدث بشكل عفوي، بل فقط نتيجة لها توفير طاقة اضافية. هذه العملية قابلة للعكس. على سبيل المثال، عند الفراق نيوترون بيتا يتحول إلى بروتون. تتحلل النيوترونات الحرة تلقائيًا (عمرها حوالي 15 دقيقة)، لتشكل بروتونًا.
أظهرت التجارب مؤخرًا أن البروتونات وجيرانها موجودون داخل نواة الذرة. من النيوترونات تبدو أكبر بكثير مما ينبغي. لقد توصل الفيزيائيون إلى نظريتين متنافستين تحاولان تفسير هذه الظاهرة، ويعتقد أنصار كل منهما أن الأخرى مخطئة. لسبب ما، تتصرف البروتونات والنيوترونات داخل النوى الثقيلة كما لو كانت أكبر بكثير مما كانت عليه عندما كانت خارج النواة. يطلق عليه العلماء اسم تأثير EMC من مجموعة Muon Collaboration الأوروبية، وهي المجموعة التي اكتشفته بالصدفة. وهذا انتهاك لما هو موجود.
يقترح الباحثون أن الكواركات التي تشكل النيوكليونات تتفاعل مع كواركات أخرى من البروتونات والنيوترونات الأخرى، مما يؤدي إلى تدمير الجدران التي تفصل بين الجزيئات. الكواركات التي تشكل واحدا بروتون i جسيمات دون الذرية تشكيل بروتون آخر، فإنها تبدأ في احتلال نفس المكان. يؤدي هذا إلى تمدد البروتونات (أو النيوترونات) وطمسها. إنها تنمو بقوة كبيرة، وإن كان ذلك في فترة زمنية قصيرة جدًا. ومع ذلك، لا يتفق جميع الفيزيائيين مع هذا الوصف لهذه الظاهرة. لذا يبدو أن الحياة الاجتماعية للبروتون في نواة الذرة لا تقل غموضا عن عمره وحجمه.
