Фізики з'ясували, що всередині протона діє сила, що дорівнює силі 10 стиснутих слонів

Субатомні частинки під назвою протони є основою всієї матерії, але їхня внутрішня структура залишається однією з найскладніших головоломок у фізиці. Щоб виявити сили всередині протона, вчені використовували обчислювальну техніку під назвою решіткова квантова хромодинаміка. У результаті було створено карту взаємодії кварків усередині протона і сил, які утримують їх разом, щоб протон залишався цілим. Дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters, пише Interesting Engineering.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Однією зі складових ядер атомів є протони, які складаються з дрібніших частинок під назвою кварки. За утримання кварків разом відповідає сильна взаємодія, одна з чотирьох головних сил природи. Але ця сила настільки потужна і діє в таких крихітних масштабах, що традиційні експериментальні методи насилу можуть виміряти її безпосередньо.

Нагадуємо, що нещодавно інша група фізиків зробила значний прорив у створенні нових матеріалів. Вченим вдалося створити, як вони вважають, найміцніший і водночас найлегший матеріал з усіх наявних, як уже писав Фокус .

Оскільки протони відіграють вирішальну роль у ядрах атомів, важливо зрозуміти сильні взаємодії всередині цих субатомних частинок. Ця інформація може поліпшити різні теоретичні фізичні моделі та підвищити точність експериментів з високими енергіями.

Фізики провели дослідження, щоб створити карту сил всередині протона, і воно виявилося дуже успішним. Щоб виявити сили всередині протона, вчені використовували обчислювальну техніку під назвою решіткова квантова хромодинаміка. Цей метод використовує потужні суперкомп'ютери для вивчення фундаментальних частинок, таких як кварки і глюони. Як уже писав Фокус, вчені вважають, що вони вперше виявили дивну кваркову зірку.

Замість того, щоб намагатися спостерігати ці частинки безпосередньо, що надзвичайно складно, фізики створили віртуальну решітку, розбиваючи простір і час на невеликі дискретні точки. Ця решітка дозволила вченим застосовувати складні рівняння, які моделюють, як кварки взаємодіють всередині протона за допомогою сильної взаємодії. Моделювання в кінцевому підсумку призвело до створення карти, яка показала сили, що діють всередині протона.

За словами фізиків, навіть у таких крихітних масштабах задіяні сили є надзвичайно потужними та сягають 500 000 Ньютонів, що еквівалентно приблизно 10 слонам, стиснутим у просторі, набагато меншому, ніж ядро атома.

Розуміння внутрішньої динаміки протонів має важливе значення для поліпшення знань у галузі ядерної фізики та фізики елементарних частинок. Автори нового дослідження зробили важливий крок уперед до повного розуміння сил, які утримують протон цілим.

У майбутньому відкриття, засновані на результатах цього дослідження, можуть сприяти створенню більш ефективних ядерних реакторів, нових матеріалів і навіть ефективних стратегій лікування раку. Наприклад, протонна терапія, форма лікування раку, яка використовує високоенергетичні протони для знищення пухлин, може виграти від глибшого розуміння поведінки протона.

Також Фокус писав про те, що ми можемо більше не побачити самого раннього Всесвіту, адже у NASA виникла серйозна проблема. Найпотужніший космічний телескоп в історії, ймовірно, більше не зможе проводити спостереження за космосом у тому ж обсязі, що і зараз.