secretos de protones Edad y tamaño aún no conocidos

Es bien sabido que hay tres quarks en un protón. De hecho, su estructura es más complicada (1), y la adición de gluones que unen a los quarks no es el final del asunto. El protón es considerado un verdadero mar de quarks y antiquarks que van y vienen, lo que resulta extraño para una partícula de materia tan estable.

Hasta hace poco, se desconocía incluso el tamaño exacto del protón. Durante mucho tiempo, los físicos tenían un valor de 0,877. femtómetro (fm, donde el femtómetro es igual a 100 quintillones de metros). En 2010, un equipo internacional realizó un nuevo experimento en el Instituto Paul Scherrer de Suiza y obtuvo un valor ligeramente inferior de 0,84 fm. En 2017, físicos alemanes, en base a sus mediciones, calcularon un radio de protón de 0,83 fm y, como era de esperar con la precisión del error de medición, correspondería al valor de 0,84 fm calculado en 2010 en base a la exótica "radiación de hidrógeno muónico". ."

Dos años más tarde, otro grupo de científicos que trabajaban en los EE. UU., Ucrania, Rusia y Armenia, que formaron el equipo PRad en el Laboratorio Jefferson en Virginia, cotejaron las mediciones con nuevo experimento sobre la dispersión de protones en electrones. Los científicos obtuvieron el resultado: 0,831 femtómetros. Los autores del artículo de Nature sobre esto no creen que el problema esté completamente resuelto. Este es nuestro conocimiento de la partícula, que es la "base" de la materia.

Decimos claramente que protón - una partícula subatómica estable del grupo de los bariones con una carga de +1 y una masa en reposo de aproximadamente 1 unidad. Los protones y los neutrones son nucleones, elementos de los núcleos atómicos. El número de protones en el núcleo de un átomo dado es igual a su número atómico, que es la base para ordenar los elementos en la tabla periódica. Son el componente principal de los rayos cósmicos primarios. Según el Modelo Estándar, el protón es una partícula compleja clasificada como hadrones, o más precisamente, bariones. está formado por tres quarks – dos quarks up “u” y uno down “d” unidos por la fuerte interacción transmitida por los gluones.

Según los últimos resultados experimentales, si un protón se desintegra, la vida media de esta partícula supera los 2,1 · 1029 años. Según el Modelo Estándar, el protón, como el barión más ligero, no puede decaer espontáneamente. Las grandes teorías unificadas no probadas generalmente predicen la descomposición del protón con una vida útil de al menos 1 x 1036 años. El protón se puede convertir, por ejemplo, en el proceso de captura de electrones. Este proceso no ocurre espontáneamente, sino sólo como resultado de proporcionar energía adicional. Este proceso es reversible. Por ejemplo, al separarse neutrón beta se convierte en un protón. Los neutrones libres se desintegran espontáneamente (vida útil de unos 15 minutos), formando un protón.

Recientemente, los experimentos han demostrado que los protones y sus vecinos están dentro del núcleo de un átomo. neutrones parecen mucho más grandes de lo que deberían ser. Los físicos han presentado dos teorías en competencia que intentan explicar este fenómeno, y los defensores de cada una creen que la otra está equivocada. Por alguna razón, los protones y neutrones dentro de los núcleos pesados ​​se comportan como si fueran mucho más grandes que cuando están fuera del núcleo. Los científicos lo llaman el efecto EMC de la Colaboración Europea de Muones, el grupo que lo descubrió accidentalmente. Esto es una violación de los existentes.

Los investigadores sugieren que los quarks que forman los nucleones interactúan con otros quarks de otros protones y neutrones, destruyendo las paredes que separan las partículas. Quarks que forman uno protón i quarks formando otro protón, comienzan a ocupar el mismo lugar. Esto hace que los protones (o neutrones) se estiren y se vuelvan borrosos. Crecen con mucha fuerza, aunque en muy poco tiempo. Sin embargo, no todos los físicos están de acuerdo con esta descripción del fenómeno. Así parece que la vida social de un protón en un núcleo atómico no es menos misteriosa que su edad y tamaño.