Ученые рассчитали значение давления внутри протона, которое оказалось выше давления в недрах нейтронных звезд

Измерение внутреннего давления

Ученые из Лаборатории имени Джефферсона в Вирджинии, используя ускоритель электронов CEBAF (Continuous Electron Beam Accelerator Facility) и сложную математическую обработку данных, произвели вычисление значения давления внутри протона. Полученные ими результаты являются ошеломляющими, давление внутри протона превосходит давление внутри нейтронных звезд, которые, как известно, являются одними из самых плотных объектов во Вселенной.

Источниками столь высокого давления являются кварки, элементарные частицы, из которых и состоит протон. Величина этого давления составляет 10^35 Паскалей, что в 10^30 превышает нормальное атмосферное давление на уровне моря.

Вычисление значения давления потребовало целой серии математических расчетов, в которых фигурировали практически все известные параметры протона, включая и характеристику под названием гравитационный форм-фактор (gravitational form factor). Этот параметр получил свое название из-за того, что он проявляется и может быть измерен лишь при взаимодействии протона с гравитонами. К сожалению, ученым еще ни разу не удавалось наблюдать гравитоны «вживую», но их эквивалентом в некоторых случаях может стать пара фотонов света.

Измерения производились при помощи электронов, разогнанных ускорителем CEBAF, которые поражали цель, состоящую из жидкого водорода. Вместо столкновений электронов с протонами в данном случае происходили столкновения электронов с отдельными кварками, и в результате таких столкновения на свет появлялась дополнительная пара фотонов. И именно эта пара фотонов служила для измерения гравитационного форм-фактора протона, который, в свою очередь, использовался для вычислений внутреннего давления.

Что же дает нам знание сверхвысокого значения внутреннего давления протона? Это добавляет нам еще одну крупицу знаний об одной из самых важных элементарных частиц, ведь без них не существовало бы никаких атомов, молекул, нас и всего нас окружающего. Отметим, что совсем недавно другая группа из Лаборатории имени Джефферсона впервые произвела измерения еще одной характеристики протона — его «заряда» сил слабых ядерных взаимодействий.

Знание подобных параметров протона позволит физикам-теоретикам попытаться понять саму природу протона, корни которой уходят намного глубже уровня отдельных кварков. Давление, которое испытывают кварки внутри протона, является результатом их взаимного влияния, явления которое остается практически неизученным на сегодняшний день.

А исследователи из Лаборатории имени Джефферсона уже планируют проведение ряда очередных экспериментов по измерению некоторых других свойств протона, плюс измерению уже известных величин с целью увеличения их точности и снижения неопределенности.

Share Button

Материалы по теме:

Ученым впервые удалось создать молекулу путем прямых манипуляций с двумя атомами
Группе ученых из Гарвардского университета, возглавляемой доцентом Канг-Куен Ни, впервые в истории науки удалось объединить два атома в одну молекулу путем прямых манипуляций с ...
Ученые сделали единственный атом видимым для невооруженного человеческого глаза
Победителем конкурса научной фотографии, проведенного в Великобритании советом EPSRC (Engineering and Physical Sciences Research Council) стал снимок, сделанный Дэвидом Надлингером (David Nadlinger), профессором физики ...
Пять главных научных открытий, являющихся следствием успешной «охоты» на гравитационные волны
Буквально на днях мы рассказывали о том, что датчики гравитационной обсерватории LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) зарегистрировали пятый пакет гравитационных волн, источником которых является ...
Охота за сверхлегкими частицами темной материи выходит на качественно новый уровень
Охота на крошечные почти невесомые частицы, называемые аксионами, которые, согласно теории, могут являться частицами темной материи, гравитация которой удерживает галактики и скопления галактик, вышла ...
Создан первый в мире лазер, полностью изготовленный из кремния
Интегрированная кремниевая фотоника заключает в себе микроэлектронные, оптоэлектронные узлы и компоненты, и такая комбинация может обеспечить прорывы во множестве областей, включая коммуникации, освещение, технологии ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика