Через 50 років фізики з'ясували, що насправді утримує всю матерію Всесвіту разом

Протони знаходяться в ядрах атомів разом із нейтронами і складаються з дрібніших частинок, які називаються кварками. Тепер фізики виявили, що одна з визначальних властивостей протона може діяти інакше, ніж передбачалося. Це відкриття може допомогти пояснити давню загадку про те, що саме утримує всю матерію разом у Всесвіті. Дослідження опубліковано в журналі Science, пише ScienceAlert.

• Протон — це стабільна елементарна частинка, яка входить до складу атомних ядер усіх хімічних елементів. Протон складається з трьох кварків і разом із нейтроном є баріонною частинкою.
• Валентні кварки — це фундаментальні елементарні частинки, які визначають квантові числа, електричний заряд та основні фізичні властивості протонів і нейтронів.
• Глюон — елементарна безмасова частинка, фундаментальний носій сильної взаємодії.
• Сильна взаємодія — це одна з чотирьох фундаментальних сил природи разом із гравітаційною, електромагнітною та слабкою взаємодією. У сильній взаємодії беруть участь кварки та глюони, і вона відповідає за притягання між протонами та нейтронами в атомних ядрах.

Стабільність протона пов’язана із збереженням баріонного числа, що допомагає відрізнити матерію від антиматерії. Тобто звичайні частинки від античастинок із протилежним електричним зарядом. Прийнято вважати, що баріонне число визначається трьома валентними кварками, з яких складаються протони та нейтрони. Тепер же фізики знайшли докази, що спростовують модель валентних кварків.

Вчені дійшли висновку, що баріонне число фактично переноситься в баріонному з’єднанні частинки, утвореному глюонами, які діють як клей, утримуючи баріони разом. Цю теорію було запропоновано ще в 1970-х роках, але лише тепер фізикам вдалося її довести. Для цього використовували результати різних типів зіткнень атомних ядер у потужних прискорювачах частинок.

Фізики проаналізували результати зіткнень і порівняли їх із кількома обчислювальними моделями, що імітують зіткнення високоенергетичних частинок. У підсумку дослідження спростувало модель валентних кварків.

І все ж науковці зазначають, що, хоча нові вимірювання свідчать про те, що глюони беруть участь у переносі баріонного числа, вони не дають змоги зрозуміти природу механізму, що лежить в основі цього явища.

Подальші дослідження можуть допомогти фізикам зрозуміти, чому у Всесвіті більше матерії, ніж антиматерії. Остаточне визначення того, які саме частинки, кварки чи глюони, переносять баріонне число, може покращити розуміння того, як сильна взаємодія між субатомними частинками формує стабільну матерію та що спричиняє дисбаланс між матерією та антиматерією у Всесвіті, зазначають фізики.

Інші новини науки

• Фізики з’ясували, що насправді ховається всередині протона.
• Астрономи виявили зірки, яких раніше не бачили: вони допомогли знайти темну матерію.