segredos do próton. Idade e tamanho ainda não conhecidos

É bem conhecido que existem três quarks em um próton. Na verdade, sua estrutura é mais complicada (1), e a adição de glúons que unem os quarks não é o fim do assunto. O próton é considerado um verdadeiro mar de quarks e antiquarks indo e vindo, o que é estranho para uma partícula de matéria tão estável.

Até recentemente, até o tamanho exato do próton era desconhecido. Por muito tempo, os físicos tiveram um valor de 0,877. femtômetro (fm, onde o femtômetro é igual a 100 quintilhões de metros). Em 2010, uma equipe internacional realizou um novo experimento no Instituto Paul Scherrer, na Suíça, e obteve um valor ligeiramente inferior de 0,84 fm. Em 2017, físicos alemães, com base em suas medições, calcularam um raio de próton de 0,83 fm e, como esperado com a precisão do erro de medição, corresponderia ao valor de 0,84 fm calculado em 2010 com base na exótica "radiação de hidrogênio muônico ."

Dois anos depois, outro grupo de cientistas trabalhando nos EUA, Ucrânia, Rússia e Armênia, que formou a equipe PRad no Jefferson Lab, na Virgínia, cruzou as medições com novo experimento sobre a dispersão de prótons em elétrons. Os cientistas obtiveram o resultado - 0,831 femtômetros. Os autores do artigo da Nature sobre isso não acreditam que o problema esteja completamente resolvido. Este é o nosso conhecimento da partícula, que é a "base" da matéria.

Dizemos claramente que próton - uma partícula subatômica estável do grupo dos bárions com carga de +1 e massa de repouso de aproximadamente 1 unidade. Prótons e nêutrons são nucleons, elementos de núcleos atômicos. O número de prótons no núcleo de um determinado átomo é igual ao seu número atômico, que é a base para ordenar os elementos na tabela periódica. Eles são o principal componente dos raios cósmicos primários. De acordo com o Modelo Padrão, o próton é uma partícula complexa classificada como hádrons, ou mais precisamente, bárions. é formado por três quarks – dois quarks up “u” e um down “d” ligados pela interação forte transmitida por glúons.

De acordo com os últimos resultados experimentais, se um próton decair, a vida útil média dessa partícula excede 2,1 · 1029 anos. De acordo com o Modelo Padrão, o próton, como o bárion mais leve, não pode decair espontaneamente. As grandes teorias unificadas não testadas geralmente predizem o decaimento do próton com uma vida útil de pelo menos 1 x 1036 anos. O próton pode ser convertido, por exemplo, no processo de captura de elétrons. Esse processo não ocorre espontaneamente, mas apenas como resultado de fornecer energia extra. Este processo é reversível. Por exemplo, ao partir beta nêutron transforma-se em próton. Os nêutrons livres decaem espontaneamente (vida útil de cerca de 15 minutos), formando um próton.

Recentemente, experimentos mostraram que prótons e seus vizinhos estão dentro do núcleo de um átomo. nêutrons parecem muito maiores do que deveriam ser. Os físicos criaram duas teorias concorrentes tentando explicar esse fenômeno, e os defensores de cada uma acreditam que a outra está errada. Por alguma razão, prótons e nêutrons dentro de núcleos pesados ​​se comportam como se fossem muito maiores do que quando estavam fora do núcleo. Os cientistas chamam isso de efeito EMC da European Muon Collaboration, o grupo que o descobriu acidentalmente. Esta é uma violação dos existentes.

Os pesquisadores sugerem que os quarks que compõem os nucleons interagem com outros quarks de outros prótons e nêutrons, destruindo as paredes que separam as partículas. Quarks que formam um próton i quarks formando outro próton, passam a ocupar o mesmo lugar. Isso faz com que os prótons (ou nêutrons) se estiquem e se desfoquem. Eles crescem muito fortemente, embora em um período de tempo muito curto. No entanto, nem todos os físicos concordam com essa descrição do fenômeno. Assim, parece que a vida social de um próton em um núcleo atômico não é menos misteriosa do que sua idade e tamanho.