I fisici hanno appena imparato qualcosa di importante sui protoni

I fisici hanno compiuto progressi significativi nella comprensione della fisica subatomica misurando una seconda proprietà meccanica dei protoni: la forza di taglio avvertita al loro interno.

Protoni e forza forte

I protoni lo sono Particelle subatomiche Che fa parte della famiglia dei barioni, insieme ai neutroni Gli elementi base degli atomi. Protoni e neutroni, a loro volta, sono composti da particelle elementari più piccole chiamate quark. I quark sono particelle fondamentali, il che significa che non possono essere scomposti in componenti più piccoli.

I protoni lo sono Maglia forte e forteChiamata anche interazione forte, è una delle quattro forze fondamentali dell'universo. Le altre forze sono la gravità, l'elettromagnetismo e la forza debole. La forza particolarmente forte agisce sui quark e li lega insieme per formare protoni e neutroni. Infine, notiamo che la forza forte funziona scambiando particelle chiamate gluoni tra quark. Questi gluoni trasportano la forza tra i quark e svolgono un ruolo cruciale nel tenere insieme protoni e neutroni all'interno dei nuclei atomici.

In breve, i protoni, costituiti da quark, sono tenuti insieme dalla forza forte che opera attraverso lo scambio di particelle chiamate gluoni. Questa forza è essenziale per comprendere la stabilità delle particelle subatomiche e la struttura di base della materia.

Nuovi esperimenti sui protoni

Come parte del loro lavoro, un team di ricercatori ha recentemente concentrato i propri sforzi sulla misurazione… Distribuzione della forza forte nel protone. Per fare ciò, hanno utilizzato un metodo chiamato Deep Virtual Compton Scattering (DVCS) negli esperimenti condotti presso il Continuous Electron Beam Acceleration Facility (CEBAF) del Jefferson Laboratory.

In questi esperimenti, gli scienziati dirigono gli elettroni ad alta energia verso i protoni dell’idrogeno bersaglio. All'interno del protone, una particella subatomica chiamata quark emette un fotone. Questo fotone trasporta importanti informazioni sulle proprietà del quark e su come è distribuita la forza forte all'interno del protone.

I progressi teorici, sviluppati nei primi anni del nuovo millennio dal fisico Maxim Polyakov, hanno stabilito una relazione tra la misurazione DVCS e il fattore di forma gravitazionale. Ciò significa che il metodo utilizzato non solo ha esplorato la forza forte all’interno del protone, ma ha anche fornito informazioni sugli effetti della gravità sulla materia.

Dati preziosi

Sfruttando questi dati, i ricercatori sono riusciti a estrarre informazioni sulla pressione interna del protone. Hanno misurato non solo Forze naturaliche è la forza che agisce perpendicolarmente alla superficie del protone, ma anche… Resistenza al taglioÈ la forza parallela alla superficie del protone. Queste misurazioni hanno consentito una comprensione più precisa e dettagliata della struttura meccanica del protone e hanno rivelato aspetti precedentemente inesplorati.

Questo è sorprendente Progressi notevoli La misurazione della forza di taglio all'interno del protone apre la strada a diverse possibilità Prospettive entusiasmanti Nel campo della fisica delle particelle. Continuando a misurare e analizzare la forza di taglio, gli scienziati possono effettivamente ottenere una comprensione più dettagliata di come i quark interagiscono all'interno di un protone e della precisa distribuzione della forza forte.

Il lavoro futuro potrebbe anche rivelare altre proprietà meccaniche del protone precedentemente sconosciute, fornendo così un quadro più completo della fisica subatomica. Una migliore comprensione delle particelle subatomiche potrebbe anche avere un impatto su campi che vanno dalla tecnologia dei materiali alle applicazioni della fisica nucleare.