Физики выяснили, что внутри протона действует сила, равная силе 10 сжатых слонов

Субатомные частицы под названием протоны являются основой всей материи, но их внутренняя структура остается одной из самых сложных головоломок в физике. Чтобы обнаружить силы внутри протона, ученые использовали вычислительную технику под названием решеточная квантовая хромодинамика. В результате была создана карта взаимодействия кварков внутри протона и сил, которые удерживают их вместе, чтобы протон оставался целым. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, пишет Interesting Engineering.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Одной из составляющих ядер атомов являются протоны, которые состоят из более мелких частиц под названием кварки. За удержание кварков вместе отвечает сильное взаимодействие, одна из четырех главных сил природы. Но эта сила настолько мощная и действует в таких крошечных масштабах, что традиционные экспериментальные методы с трудом могут измерить ее напрямую.

Напоминаем, что недавно другая группа физиков совершила значительный прорыв в создании новых материалов. Ученым удалось создать, как они считают, самый прочный и в то же время самый легкий материал из всех существующих, как уже писал Фокус.

Поскольку протоны играют решающую роль в ядрах атомов, важно понять сильные взаимодействия внутри этих субатомных частиц. Эта информация может улучшить различные теоретические физические модели и повысить точность экспериментов с высокими энергиями.

Физики провели исследование, чтобы создать карту сил внутри протона, и оно оказалось очень успешным. Чтобы обнаружить силы внутри протона, ученые использовали вычислительную технику под названием решеточная квантовоя хромодинамика. Этот метод использует мощные суперкомпьютеры для изучения фундаментальных частиц, таких как кварки и глюоны. Как уже писал Фокус, ученые считают, что они впервые обнаружили странную кварковую звезду.

Вместо того, чтобы пытаться наблюдать эти частицы напрямую, что чрезвычайно сложно, физики создали виртуальную решетку, разбивая пространство и время на небольшие дискретные точки. Эта решетка позволила ученым применять сложные уравнения, которые моделируют, как кварки взаимодействуют внутри протона с помощью сильного взаимодействия. Моделирование в конечном итоге привело к созданию карты, которая показала силы, действующие внутри протона.

По словам физиков, даже в таких крошечных масштабах задействованные силы являются чрезвычайно мощными и достигают 500 000 Ньютонов, что эквивалентно примерно 10 слонам, сжатым в пространстве, намного меньшем, чем ядро атома.

Понимание внутренней динамики протонов имеет важное значение для улучшения знаний в области ядерной физики и физики элементарных частиц. Авторы нового исследования сделали важный шаг вперед к полному понимают сил, которые удерживают протон целым.

В будущем открытия, основанные на результатах этого исследования, могут способствовать созданию более эффективных ядерных реакторов, новых материалов и даже эффективных стратегий лечения рака. Например, протонная терапия, форма лечения рака, которая использует высокоэнергетические протоны для уничтожения опухолей, может выиграть от более глубокого понимания поведения протона.

Также Фокус писал о том, что мы можем больше не увидеть самой ранней Вселенной, ведь у NASA возникла серьезная проблема. Самый мощный космический телескоп в истории, вероятно, больше не сможет проводить наблюдения за космосом в том же объеме, что и сейчас.