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:

Ученые обнаружили дыры в свете, «завязанном в узлы»
Группа ученых из университетов Бристоля и Бирмингема, занимающаяся вопросами теоретической физики, нашла новый способ изучения распространения света в пространстве, "завязывая" из этого света своего ...
В рамках эксперимента Cold Atom Laboratory на борту космической станции было создано самое холодное место в космосе
Представители американского космического агентства НАСА сообщили, что ученые-астронавты, используя установку Cold Atom Laboratory (CAL), доставленную на борт Международной космической станции в мае этого года, ...
Большой Адронный Коллайдер впервые начал разгонять ядра атомов вместе с окружающими их электронами
Главной задачей, для которой создавался Большой Адронный Коллайдер, самый мощный ускоритель частиц на сегодняшний день, является столкновения субатомных частиц, разогнанных до столь высоких энергий, ...
Самые быстро вращающиеся частицы на свете помогают ученым проверить пределы фундаментальной физики
Ученые из университета Пурду (Purdue University) создали систему из наночастиц, которые вращаются со скоростью порядка миллиарда оборотов в секунду, что является на сегодняшний день ...
Ученые впервые обнаружили магнитные монополи в среде холодного квантового газа
Известно, что магниты, имеющие форму шара, прямоугольника или подковы, всегда имеют по два магнитных полюса. И если разделить магнит на две части, вы получите ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика