Неизвестное поведение протона: физики обнаружили, что на самом деле скрывается у него внутри

Протоны обладают более квантовой внутренней структурой, чем предполагали физики ранее. Это меняет представление ученых об этих частицах, которые находятся в ядре каждого атома. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, пишет New Scientist.

Физикам давно известно, что протоны состоят из частиц под названием кварки и глюоны. Но детали их поведения и распределения в протоне сложно определить. Однако это очень важно, ведь от правильного понимания внутренней структуры протона, зависит правильная интерпретация результатов столкновения протонов в ускорителях частиц, которые направлены на поиск новых частиц или раскрытие секретов фундаментальных сил природы.

Физики используют для понимания внутренней структуры протона партонную модель, которая позволяет им рассчитать вероятную плотность частиц внутри протона и определить каким, скорее всего, будет состав частиц при столкновении в ускорителе частиц.

Авторы исследования говорят, что партонная модель в большей мере основана на классической физике, но есть еще квантовая механика. Ученые искали квантовые эффекты внутри протонов последние 40 лет, но эксперименты привели к противоречивым выводам.

Поэтому физики сосредоточились на одном процессе, которому могут подвергаться кварки и глюоны, и который является отличительной чертой квантовой природы частицы. Это интерференция. Квантовые частицы имеют свойства волны, и интерференция эквивалентна перекрытию и усилению двух квантовых волн материи в одних местах и ​​взаимному подавлению в других.

Если в классической физике две вероятности просто складываются, образуя сумму значений, то при наличии интерференции их объединение приводит к большему количеству математических членов, чем просто сумма.

Физики обнаружили конкретные случаи квантовой интерференции внутри протона, такие как интерференция глюона с парой кварк и антикварк, который является противоположностью кварка из антиматерии.

Это исследование показывает, что протон более квантовый, чем предполагалось. Еще нужно понять, как полученные результаты могут рассказать о том, каково на самом деле внутреннее строение протона.

Физикам также нужно выяснить, как квантовая интерференция связана с силами, действующими на кварки и глюоны. Сильное взаимодействие, связывающее кварки, является одной из четырех фундаментальных сил природы, поэтому понимание этого позволило бы лучше понять основные законы Вселенной, говорят ученые.

Другие новости науки

• Физики смогли нарушить третий закон Ньютона: как это произошло.
• Социализм возрастом 4500 лет: древний город меняет представление об исчезнувшей цивилизации.