プロトンの秘密。 年齢やサイズはまだ不明

陽子の中に３つのクォークが存在することはよく知られています。 実際、その構造はより複雑であり (1)、クォークを結合するグルーオンの追加だけでは問題は終わりません。 陽子は、行き来するクォークと反クォークのまさに海であると考えられていますが、このような安定した物質の粒子としては奇妙です。

最近まで、陽子の正確なサイズさえ不明でした。 長い間、物理学者はこの値を 0,877 としていました。 フェムトメーター (fm、フェムトメートルは 100 京メートルに相当します)。 2010 年に国際チームがスイスのポール シェラー研究所で新しい実験を実施し、わずかに低い 0,84 fm という値を導き出しました。 2017年、ドイツの物理学者は測定に基づいて陽子半径0,83 fmを計算しました。そして、測定誤差の精度から予想されたように、それはエキゾチックな「ミューオン水素放射」に基づいて0,84年に計算された値2010 fmに相当します。 。」

XNUMX年後、米国、ウクライナ、ロシア、アルメニアで活動する別の科学者グループがバージニア州のジェファーソン研究所でPRadチームを結成し、測定結果を相互チェックした。 電子上の陽子の散乱に関する新しい実験。 科学者たちは、0,831フェムトメートルという結果を得ました。 これに関するネイチャー論文の著者らは、問題が完全に解決されたとは考えていない。 これが物質の「基礎」である粒子に関する私たちの知識です。

私たちははっきりとこう言います 陽子 - +1 の電荷と約 1 単位の静止質量を持つバリオンのグループからの安定した亜原子粒子。 陽子と中性子は核子、原子核の要素です。 特定の原子の核内の陽子の数はその原子番号に等しく、これが周期表内の元素の順序付けの基礎となります。 それらは一次宇宙線の主成分です。 標準模型によれば、陽子はハドロン、より正確にはバリオンに分類される複雑な粒子です。 XNUMXつのクォークで構成されています – XNUMX つのアップ「u」クォークと XNUMX つのダウン「d」クォークは、グルーオンによって伝達される強い相互作用によって結合されます。

最新の実験結果によると、陽子が崩壊すると、この粒子の平均寿命は 2,1 · 1029 年を超えます。 標準模型によれば、陽子は最も軽いバリオンとして、自然に崩壊することはありません。 未検証の大統一理論では、通常、陽子の寿命が少なくとも 1 x 1036 年であると予測されています。 プロトンは、例えば電子捕獲の過程で変換される可能性があります。 このプロセスは自然発生的に発生するのではなく、次のような結果としてのみ発生します。 余分なエネルギーを提供する。 このプロセスは可逆的です。 たとえば、別れるとき ベータ中性子 陽子に変わります。 自由中性子は自然に崩壊し（寿命は約 15 分）、陽子を形成します。

最近の実験により、陽子とその近傍が原子核の内部にあることが示されました。 中性子の 本来よりもはるかに大きく見える。 物理学者たちは、この現象を説明しようとしてXNUMXつの相反する理論を考案しており、それぞれの支持者は、もう一方が間違っていると信じています。 何らかの理由で、重い原子核内の陽子と中性子は、原子核の外側にあるときよりもはるかに大きいかのように動作します。 科学者たちは、それを偶然発見したグループであるヨーロッパミュオンコラボレーションによるEMC効果と呼んでいます。 これは既存のものへの違反です。

研究者らは、核子を構成するクォークが他の陽子や中性子の他のクォークと相互作用し、粒子を隔てる壁を破壊すると示唆している。 一つを形成するクォーク 陽子 i クォーク 別の陽子を形成すると、それらは同じ場所を占め始めます。 これにより、陽子 (または中性子) が伸びてぼやけます。 非常に短期間ではありますが、非常に強力に成長します。 ただし、すべての物理学者がこの現象の説明に同意しているわけではありません。 したがって、原子核内の陽子の社会生活は、その年齢や大きさと同様に謎に満ちているようです。