Raza protonului se modifica, depinde de analiza
Un experiment care a testat particulele numite gluoni, care contin cea mai mare parte a masei unui proton, a aratat ca raza protonului se modifica in functie de ce analizezi, fie sarcina, fie masa particulei.
Protonul, unul dintre elementele de baza ale intregii lumi materiale, are o dimensiune variabila, in functie de modul in care este privit.
Daca ne uitam la sarcina sa, va avea o raza, dar daca ne uitam la masa sa, vom vedea o raza mai mica, deoarece masa este mentinuta in centru.
„Avem o noua imagine a protonului. Se intampla acest lucru nu pentru ca am eliminat informatii, ci este nou in sensul ca am adaugat informatii care nu existau”, spune Zein-Eddine Meziani de la Laboratorul National Argonne din Illinois.
Quarci, gluoni si distributia masei protonului
In anii 1960, experimentele care au lansat electroni catre protoni au aratat ca acestia din urma contineau particule punctiforme, incarcate electric, pe care le numim acum quarci.
Un proton are doi quarci in partea de sus si unul in partea de jos. Ulterior, s-a descoperit ca acesti quarci sunt legati impreuna de particule numite gluoni.
Acum stim mult mai multe lucruri despre quarci si cat de departe se extinde campul lor electric in spatiu, care se numeste uneori raza protonului.
Dar stim mai putine despre gluoni, care contin cea mai mare parte a masei protonului sub forma de energie, deoarece sunt lipsiti de sarcina si sunt mai greu de investigat.
Intelegerea modului in care sunt distribuiti acestia ne poate spune despre modul in care este aranjata masa protonului si structura sa interna.
Acum, Meziani si colegii sai au sondat gluonii protonului cu o particula numita mezon J/psi. Acest lucru este posibil deoarece, desi gluonii nu au sarcina electrica, ei au o proprietate numita sarcina de culoare, care provine de la forta nucleara puternica, una dintre cele patru forte fundamentale din univers.
Cercetatorii au trimis un fascicul de fotoni spre hidrogenului lichid, care este in principal format doar din protoni, iar fotonii au interactionat cu protonii.
Aceste ciocniri au produs mezoni J/psi de scurta durata, fiecare alcatuit dintr-un quarc charm si antiquarcul sau, care au, de asemenea, incarcatura de culoare si astfel ar putea interactiona cu gluonii.
Masurand cati mezoni J/psi au fost produsi, Meziani si echipa sa au putut calcula distributia masei protonului folosind modele mecanice cuantice care descriu interactiunile gluon-quark.
Rezultatele lor au sugerat ca masa gluonilor este limitata la un nucleu dens din centrul protonului, in timp ce sarcina de la quarci se extinde la o a doua raza mai mare.
Protonul are un quarc in plus?
Ei si-au comparat, de asemenea, rezultatele cu predictiile de la un alt model al protonului, convergente in unele locuri si divergente in altele, sugerand ca aceste cifre trebuie validate cu experimente mai precise sau care folosesc diferiti quarci pentru a sonda structura protonului.
„Daca se confirma, este o descoperire foarte interesanta, deoarece ne spune ceva destul de profund despre modul in care constituentii protonului se comporta din punct de vedere spatial”, a afirmat Juan Rojo de la Universitatea Libera din Amsterdam din Tarile de Jos.
O structura interna diferita ar putea avea implicatii pentru calcularea altor proprietati ale protonilor, cum ar fi rotatia, momentul unghiular si distributia energiei, pe care se bazeaza multe alte experimente sensibile.
Insa unele dintre cele mai recente descoperiri se bazeaza pe modelele folosite pentru a le calcula, care nu s-au dovedit pe deplin fiabile in trecut.
Rezultatele lui Meziani si ale echipei sale au aparut ulterior unei alte revelatii despre structura interna a protonului.
Anul trecut, o echipa condusa de Rojo a descoperit ca protonul poate contine un quark charm mult mai greu, in plus fata de cei trei quarci obisnuiti.
„Ar fi frumos sa vedem ce se intampla daca echpa de cercetare are in vedere un quark charm. Raza masei devine mai mare sau mai mica?” se intreaba Rojo.
Urmariti acest site – curiozitati stiinta – pentru a afla si alte lucruri noi si interesante despre universul in care traim!
Sursa: nature.com, newscientist.com, sciencealert.com
Foto : Sefa Kart/Alamy, CERN, Argonne National Laboratory.
Acest articol a fost sustinut de cititori ca tine
Misiunea noastra este sa oferim publicului stiri precise si captivante despre stiinta. Aceasta misiune nu a fost niciodata mai importanta decat este astazi.
Nu putem face, insa, acest lucru fara tine.
Sprijinul tau ne permite sa pastram continutul acestui blog gratuit si accesibil. Investeste in jurnalismul stiintific donand chiar astazi.
V-ar putea interesa si...
Sunetul are masa si astfel, gravitatie!
Cantarirea unei stele neutronice dezvaluie fizica ciudata din interior
