secret des protons. Âge et taille pas encore connus

Il est bien connu qu'il y a trois quarks dans un proton. En fait, sa structure est plus compliquée (1), et l'ajout de gluons qui lient les quarks entre eux n'est pas la fin du problème. Le proton est considéré comme une véritable mer de quarks et d'antiquarks qui vont et viennent, ce qui est étrange pour une particule de matière aussi stable.

Jusqu'à récemment, même la taille exacte du proton était inconnue. Pendant longtemps, les physiciens avaient une valeur de 0,877. femtomètre (fm, où le femtomètre est égal à 100 quintillions de mètres). En 2010, une équipe internationale a mené une nouvelle expérience à l'Institut Paul Scherrer en Suisse et a obtenu une valeur légèrement inférieure de 0,84 fm. En 2017, des physiciens allemands, sur la base de leurs mesures, ont calculé un rayon du proton de 0,83 fm et, comme prévu avec la précision de l'erreur de mesure, il correspondrait à la valeur de 0,84 fm calculée en 2010 sur la base de l'exotique "rayonnement muonique de l'hydrogène ."

Deux ans plus tard, un autre groupe de scientifiques travaillant aux États-Unis, en Ukraine, en Russie et en Arménie, qui a formé l'équipe PRad du Jefferson Lab en Virginie, a recoupé les mesures avec nouvelle expérience sur la diffusion des protons sur les électrons. Les scientifiques ont obtenu le résultat - 0,831 femtomètres. Les auteurs de l'article de Nature à ce sujet ne pensent pas que le problème soit complètement résolu. C'est notre connaissance de la particule, qui est la "base" de la matière.

Nous disons clairement que proton - une particule subatomique stable du groupe des baryons avec une charge de +1 et une masse au repos d'environ 1 unité. Les protons et les neutrons sont des nucléons, éléments des noyaux atomiques. Le nombre de protons dans le noyau d'un atome donné est égal à son numéro atomique, qui est la base pour ordonner les éléments dans le tableau périodique. Ils sont le composant principal des rayons cosmiques primaires. Selon le modèle standard, le proton est une particule complexe classée parmi les hadrons, ou plus précisément les baryons. est composé de trois quarks – deux quarks up « u » et un down « d » liés par la force forte transmise par les gluons.

Selon les derniers résultats expérimentaux, si un proton se désintègre, la durée de vie moyenne de cette particule dépasse 2,1 · 1029 ans. Selon le modèle standard, le proton, en tant que baryon le plus léger, ne peut pas se désintégrer spontanément. Les grandes théories unifiées non testées prédisent généralement la désintégration du proton avec une durée de vie d'au moins 1 x 1036 ans. Le proton peut être converti, par exemple, dans le processus de capture d'électrons. Ce processus ne se produit pas spontanément, mais seulement à la suite de fournir de l'énergie supplémentaire. Ce processus est réversible. Par exemple, lors de la séparation neutron bêta se transforme en proton. Les neutrons libres se désintègrent spontanément (durée de vie environ 15 minutes), formant un proton.

Récemment, des expériences ont montré que les protons et leurs voisins se trouvaient à l'intérieur du noyau d'un atome. neutrons semblent beaucoup plus grandes qu'elles ne devraient l'être. Les physiciens ont proposé deux théories concurrentes essayant d'expliquer ce phénomène, et les partisans de chacun pensent que l'autre a tort. Pour une raison quelconque, les protons et les neutrons à l'intérieur des noyaux lourds se comportent comme s'ils étaient beaucoup plus gros que lorsqu'ils se trouvaient à l'extérieur du noyau. Les scientifiques l'appellent l'effet EMC de l'European Muon Collaboration, le groupe qui l'a accidentellement découvert. C'est une violation de ceux qui existent déjà.

Les chercheurs suggèrent que les quarks qui composent les nucléons interagissent avec d'autres quarks d'autres protons et neutrons, détruisant les parois qui séparent les particules. Quarks qui forment un proton i les quarks formant un autre proton, ils commencent à occuper la même place. Cela provoque l'étirement et le flou des protons (ou des neutrons). Ils poussent très fortement, quoique dans un laps de temps très court. Cependant, tous les physiciens ne sont pas d'accord avec cette description du phénomène. Il semble donc que la vie sociale d'un proton dans un noyau atomique ne soit pas moins mystérieuse que son âge et sa taille.