protónové tajomstvá. Vek a veľkosť zatiaľ neznáme
Je dobre známe, že v protóne sú tri kvarky. V skutočnosti je jeho štruktúra komplikovanejšia (1) a pridaním gluónov, ktoré spájajú kvarky, sa záležitosť nekončí. Protón je považovaný za skutočné more kvarkov a antikvarkov prichádzajúcich a odchádzajúcich, čo je zvláštne pre tak stabilnú časticu hmoty.
Donedávna nebola známa ani presná veľkosť protónu. Fyzici mali dlho hodnotu 0,877. femtometer (fm, kde femtometer sa rovná 100 kvintiliónom metrov). V roku 2010 uskutočnil medzinárodný tím nový experiment na Inštitúte Paula Scherrera vo Švajčiarsku a dostal o niečo nižšiu hodnotu 0,84 fm. V roku 2017 nemeckí fyzici na základe svojich meraní vypočítali protónový polomer 0,83 fm a podľa očakávania s presnosťou chyby merania by to zodpovedalo hodnote 0,84 fm vypočítanej v roku 2010 na základe exotického „miónového vodíkového žiarenia ."
O dva roky neskôr ďalšia skupina vedcov pracujúcich v USA, na Ukrajine, v Rusku a Arménsku, ktorí vytvorili tím PRad v Jefferson Lab vo Virgínii, krížovo skontrolovala merania s nový experiment o rozptyle protónov na elektrónoch. Vedci dostali výsledok - 0,831 femtometra. Autori článku Nature o tomto neveria, že problém je úplne vyriešený. To je naše poznanie častice, ktorá je „základom“ hmoty.
To hovoríme jasne protón - stabilná subatomárna častica zo skupiny baryónov s nábojom +1 a pokojovou hmotnosťou približne 1 jednotka. Protóny a neutróny sú nukleóny, prvky atómových jadier. Počet protónov v jadre daného atómu sa rovná jeho atómovému číslu, ktoré je základom pre usporiadanie prvkov v periodickej tabuľke. Sú hlavnou zložkou primárneho kozmického žiarenia. Podľa štandardného modelu je protón komplexná častica klasifikovaná ako hadróny alebo presnejšie baryóny. sa skladá z troch kvarkov – dva up „u“ a jeden down „d“ kvarky viazané silnou interakciou prenášanou gluónmi.
Podľa najnovších experimentálnych výsledkov, ak sa protón rozpadne, potom priemerná životnosť tejto častice presahuje 2,1 · 1029 rokov. Podľa Štandardného modelu sa protón ako najľahší baryón nemôže samovoľne rozpadnúť. Netestované veľké unifikované teórie zvyčajne predpovedajú rozpad protónu so životnosťou najmenej 1 x 1036 rokov. Protón môže byť premenený napríklad v procese zachytávania elektrónov. Tento proces sa nevyskytuje spontánne, ale iba v dôsledku poskytnúť extra energiu. Tento proces je reverzibilný. Napríklad pri rozchode beta neutrón premení na protón. Voľné neutróny sa spontánne rozpadajú (životnosť asi 15 minút) a vytvárajú protón.
Nedávno experimenty ukázali, že protóny a ich susedia sú vo vnútri jadra atómu. neutróny sa zdajú byť oveľa väčšie, ako by mali byť. Fyzici prišli s dvoma konkurenčnými teóriami, ktoré sa snažia vysvetliť tento jav, a zástancovia každej veria, že tá druhá sa mýli. Z nejakého dôvodu sa protóny a neutróny vo vnútri ťažkých jadier správajú, akoby boli oveľa väčšie, ako keď boli mimo jadra. Vedci to nazývajú EMC efekt od European Muon Collaboration, skupiny, ktorá ho náhodou objavila. Ide o porušenie existujúcich.
Vedci naznačujú, že kvarky, ktoré tvoria nukleóny, interagujú s inými kvarkami iných protónov a neutrónov a ničia steny, ktoré oddeľujú častice. Kvarky, ktoré tvoria jeden protón i kvarky tvoria ďalší protón, začnú zaberať to isté miesto. To spôsobí, že protóny (alebo neutróny) sa roztiahnu a rozmazajú. Rastú veľmi silno, aj keď vo veľmi krátkom čase. Nie všetci fyzici však s týmto popisom javu súhlasia. Zdá sa teda, že spoločenský život protónu v atómovom jadre nie je o nič menej záhadný ako jeho vek a veľkosť.
