Aký je tlak vnútri protónu?

, Autor: Tlačové správy z vedy

NEWPORT NEWS, VA - Vo vnútri každého protónu, v každom atóme vo vesmíre je prostredie tlakového hrnca, ktoré prevyšuje podmienky v srdci neutrónovej hviezdy drviacej atómy. Také je podľa prvého merania mechanických vlastností subatomických častíc, rozdelenie tlaku vnútri protónu, ktoré vykonali vedci v National Accelerator Facility z Oddelenia energií Thomasa Jeffersona.

Jadroví fyzici zistili, že stavebné bloky protónu, kvarky, sú v blízkosti stredu protónu vystavené tlaku 100 deciliónov Pascalov (10^35 Pa), čo je asi 10 krát väčší tlak ako tlak v srdci neutronovej hviezdy. Výsledok bol nedávno publikovaný v časopise Nature.

"Našli sme extrémne vysoký vonkajší tlak smerom od stredu protónu a oveľa nižší a viac rozšírený vnútorný tlak smerom k periférii protónu," vysvetľuje Volker Burkert, vedúci Jefferson Lab Hall B Leader a spoluautor článku.

Burkert hovorí, že rozdelenie tlaku vnútri protónu je diktované silnou silou (interakciou), silou, ktorá viaže tri kvarky dohromady, aby vytvorili protón.

"Naše výsledky tiež osvetľujú rozloženie silnej interakcie vo vnútri protónu," povedal. "Poskytujeme spôsob vizualizácie veľkosti a distribúcie silnej interakcie vo vnútri protónu. To otvára úplne nový smer jadrovej a časticovej fyziky, ktorý môže byť preskúmaný v budúcnosti."

Hoci sa myslelo, že je nemožné ho získať, toto meranie je výsledkom šikovného sprárovania dvoch teoretických rámcov s existujúcimi údajmi.

Po prvé, existujú zovšeobecnené rozdelenia partónov. GPD umožňuje vytvoriť 3D obraz protónovej štruktúry preskúmaný elektromagnetickou interakciou. Druhým sú faktory gravitačnej formy protónu. Tieto faktory tvaru opisujú mechanickú štruktúru protónu, ak by výskumníci mohli skúmať protón prostredníctvom gravitačnej sily.

Teoretik, ktorý vyvinul koncept faktorov gravitačnej formy v roku 1966, Heinz Pagels, v slávnom dokumente, ktorý ich podrobne opisuje, hovorí, že existuje "veľmi málá nádej, že sa dozvieme niečo o podrobnej mechanickej štruktúre častice kvôli extrémnej slabosti gravitačných interakcí."

Nedávna teoretická práca však spojila GPD s faktormi gravitačnej formy, čo umožnilo, aby výsledky elektromagnetických skúmaní protónov nahradili gravitačné skúmania.

"Toto je krása. Máte túto mapu, o ktorej si myslíte, že sa k nej nikdy nedostanete," povedala Latifa Elouadrhiriová, vedúca pracoviska Jefferson Lab a spoluautorka článku. "Ale je tu a naplnili sme ju touto elektromagnetickou sondou."

Elektromagnetická sonda sa skladá z lúčov elektrónov, ktoré produkuje zariadenie na plynulé erýchľovanie elektrónových lúčov (DOE). Tieto elektróny smerujú do jadier atómov, kde elektromagneticky interagujú s kvarkami vo vnútri protónov prostredníctvom procesu, ktorý sa nazýva hlboko virtuálny Comptonov rozptyl.

V procese DVCS elektrón vstupuje do protónu a vymení si virtuálny fotón s kvarkom, ktorý prenáša energiu na kvark a protón. O chvíľu neskôr protón uvoľní túto energiu emitovaním iného fotónu a pokračuje v neporušenom stave. Tento proces je analogický s výpočtami Pagelsa, ktoré boli vykonané tak, ako by bolo možné skúmať gravimetrický protón pomocou hypotetického lúča gravitónov. Výskumníci v Jefferson Lab dokázali využiť podobnosť medzi známymi elektromagnetickými a hypotetickými gravitačnými štúdiami, aby získali svoj výsledok.

"Prichádza fotón a vystupuje fotón. A pár fotónov má spin-1. To nám dáva rovnaké informácie ako výmena jednej gravitónovej častice so spin-2," hovorí Francois-Xavier Girod, vedecký pracovník Jefferson Lab a spoluautor článku. "Takže teraz môžeme v podstate urobiť to isté, čo sme urobili v elektromagnetických procesoch - ale vzhľadom na faktory gravitačnej formy, ktoré predstavujú mechanickú štruktúru protónu."

Výskumníci hovoria, že ďalším krokom je aplikovať túto techniku na ešte presnejšie údaje, ktoré budú čoskoro dostupné, aby sa znížili neurčitosti súčasnej analýzy a začalo sa pracovať na odhaľovaní iných mechanických vlastností všadeprítomného protónu, ako sú vnútorné šmykové sily a mechanický polomer protónu.

Zdroj: www.jlab.org, Nature
 

 

 

Kľúčové slová
jadrová fyzika, veda
Po kliknutí na vybrané kľúčové slovo sa vám automaticky zobrazia všetky súvisiace články na pc.sk

Poslať nový komentár

TOPlist