Мнозина може да се изненадат, че има нещо "вътре" в протона. Но учените са картографирали силите между кварките вътре в протоните в безпрецедентни детайли, добавяйки към разбирането на фундаменталните характеристики на Вселената и потенциално водещи до бъдещи технологии, базирани на протони.
Атомите са изградени от електрони, протони и неутрони. Протоните и неутроните са съставени от колекция от кварки.
Кварките са свързани заедно, за да образуват протони чрез една от 4-те основни природни сили: силната ядрена сила.
"Използвахме мощна изчислителна техника, наречена Решетъчна квантова хромодинамика (Lattice QCD), за да картографираме силите, действащи вътре в протон", обяснява Рос Йънг (Ross Young ), доцент по физика в австралийския университет в Аделаида, който е съавтор на статия за новото изследване, публикувано в Physical Review Letters.
Подходът разделя пространството и времето в решетка, за да симулира на компютър как силното ядрено взаимодействие действа в различни области на протона. Те изследват какво би се случило, ако високоенергийни фотони бъдат изстреляни към кварките.
Между другото – протонът има радиус от около 0,8–0,9 фемтометра, около 100 000 пъти по-малък от атом. Това означава, че решетката, върху която работят учените, наистина е много малка.
"Нашите открития разкриват, че дори при тези минимални мащаби, участващите сили са огромни, достигайки до половин милион нютона, еквивалента на около 10 слона, компресирани в пространство, много по-малко от атомно ядро", отбелязва първият автор Джошуа Крауфорд (Joshua Crawford), докторант в университета в Аделаида.
"Тези карти на силното взаимодействие осигуряват нов начин за разбиране на сложната вътрешна динамика на протона, помагайки да се обясни защо той се държи така, както се държи при високоенергийни сблъсъци, като тези в Големия адронен колайдер, и в експерименти, изследващи фундаменталната структура на материята."
Нови разпределения на силното взаимодействие, разкрити от изчисленията, върху картата на вероятностите за намиране на кварк в протона. Кредит: Joshua Crawford / University of Adelaide.
"Тъй като изследователите продължават да разгадават вътрешната структура на протона, по-доброто прозрение може да помогне за прецизиране на начина, по който използваме протоните в авангардни технологии", посочва Йънг. "Един изявен пример е протонната терапия, която използва високоенергийни протони за прецизно насочване към тумори, като същевременно минимизира увреждането на околната тъкан."
"Точно както ранните пробиви в разбирането на светлината проправиха пътя за съвременните лазери и изображения, напредването на познанията ни за протонната структура може да оформи следващото поколение приложения в науката и медицината."
"Като прави невидимите сили вътре в протона видими за първи път, това изследване преодолява празнината между теорията и експеримента."
Справка:
Transverse Force Distributions in the Proton from Lattice QCD; J. A. Crawford, K. U. Can, R. Horsley, P. E. L Rakow, G. Schierholz, H. Stüben, R. D. Young and J. M. Zanotti (QCDSF Collaboration); Phys. Rev. Lett. 134, 071901 – Published 19 February, 2025 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.071901
Източник: Mapping the forces inside protons, Сosmos magazine
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
helper68
Натурални суперколайдери: Черните дупки могат да се използват ускорители на частици
dolivo
Учени възпроизвеждат сияйното египетско синьо, озарявало гробниците на фараоните
dolivo
Революция в залесяването: Японски дронове с изкуствен интелект засаждат дръвчета 10 пъти по-бързо от хората
alabal
Най-старото живо същество на Земята: вид на 700 млн. години, който променя разбирането за еволюцията