Физики из MIT впервые вычислили давление в центре элементарной частицы

22 Февраля 2019

МОСКВА, 22 февраля. Ученые из США выяснили, что протоны подобным по своей структуре на слоеный пирог – они обладают ультраплотным ядром, относительно пустой серединой и сверхплотными окраинами. Результаты их расчетов были опубликованы в журнале Physical Review Letters. Мы только начинаем понимать то, какие роли играют кварки и глюоны внутри протонов. Объединив экспериментальные данные с нашими расчетами, мы получили первую качественную картину того, как разделённого давление внутри протона. Это предсказание можно будет проверить на коллайдерах в ближайшие десять лет, — заявила Фиала Шэнахэн (Phiala Shanahan) из Массачусетского технологического института (США).

По современным представлениям, все элементарные частицы состоят из однокомнатных объектов, которые физики принято именуют кварками и глюонами. Протоны, нейтроны и прочие тяжелые частицы, называемые барионами, содержат в себе три кварка. Их меньшие собратья, так называемые мезоны, содержат в себе два элемента – обычный кварк и антикварк, базовую составляющую антиматерии.

Кварки связаны между собой мощнейшими силами природы, так называемыми сильными ядерными взаимодействиями. Поэтому в чистом виде они не существуют, и для их освобождения необходимы громадные температуры и энергии, которые существовали только в момент Большого взрыва. По этой причине структуру частиц материи и свойства кварков и глюонов ученые изучают, создавая подобные условия на БАК и других мощных ускорителях.

Этот феномен, который физики принято именуют конфайнментом кварков, сегодня остается главным препятствием для изучения структуры элементарных частиц и поисков отказов на множество главных вопросов учителя – к примеру, как родилась Вселенная и почему в ней нет антиматерии. Более того, остается непонятным и то, как работают сами сильные ядерные взаимодействия. Вчера, 15:32Ученые из МГУ узнали, почему протоны худеют внутри атомов

Долгое время ученые считали, что внутрь частиц нельзя заглянуть, не разрушая их, так как скрепляющие их силы в сотни и миллионы раз зацепистее, чем гравитация или электромагнетизм. В мае прошлого второй года физики из США выяснили, что это можно сделать косвенным способом, наблюдая за тем, как электроны отскакивают от кварков внутри свободных протонов и нейтронов.

Шэнахэн и ее коллега Уильям Детмолд (William Detmold) воспользовались этими замерами для того, чтобы просчитать поведение и кварков, и глюонов внутри протона, используя принципы квантовой хромодинамики и ресурсы суперкомпьютера MIT.

В общей сложности, физики истратили больше 18 месяцев машинного медли для того, чтобы полностью промоделировать свойства протона и понять, как он устроен изнутри. Эти расчеты подтвердили, что в центре частицы владычествует давление, превышающее аналогичный фактор для нейтронных звезд в 10 раз, но при этом внесли несколько важных уточнений в результаты майских замеров.

В частности, зона пустоты между сверхплотным ядром и окраинами протона оказалась сильного шире, чем предполагали эксперименталисты и другие физики-теоретики, а давление в центре него росло с необычно высокой скоростью. Эти различия, как отмечает Шэнахэн, связаны с тем, что глюоны и кварки по-разному влияют на внутреннюю структуру элементарных частиц.

Проверить эти идеи, по ее словам, можно будет на коллайдере EIC, который будет построен в США на базе одного из двух ускорителей – RHIC или CEBAF – после 2020 года. Обновленные версии этих установок смогут разгонять электроны до таких активностей, что они будут сотрудничать и с глюонами, что позволит физикам точно измерить давление в центре протона и апробировать выкладки Детмолда и Шэнахэн. 16 мая 2018, 20:00Физики нашли внутри протонов самую плотную форму материи во Вселенной

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Физики из MIT впервые вычислили давление в центре элементарной частицы

комментарии (0)

Другие интересные новости

Путин поприветствовал участников музыкального фестиваля "Дорога на Ялту"