Reprezentare grafică a unui neutron și a unui proton (care sunt formați din quarcuri)

Protonii sunt prezenți în orice atom. Particule compuse din quarcuri care stau împreună prin intermediul interacțiunii nucleare tari, protonii ar putea deveni transparenți la culoare (adică la interacțiunea nucleară tare) dacă sunt puși sub presiune. Un experiment care a încercat să creeze această situație la acceleratorul de la CEBAF din SUA nu a reușit însă să observe protoni transparenți; protonii sunt încă misterioși. 

 

Din ce sunt făcuți protonii?

Conform teoriei modelului standard al fizicii particulelor elementare protonii sunt alcătuiți din quarcuri – două quarcuri „up” și un quarc „down”. Aceste quarcuri stau împreună prin intermediul forței nucleare tari, descrisă de teoria cromodinamicii cuantice (QCD). QCD ne spune că purtătorii forței nucleare tari sunt gluonii – un fel de echivalent al fotonilor pentru forța electromagnetică. Spre deosebire de fotoni, care nu au sarcină electrică, cea care generează interacțiunea electromagnetică, gluonii au „culoare” (fără a avea vreo legătură cu culorile totuși...) – cea care generează forța tare. „Culoarea” reprezintă o proprietate internă ale particulelor, precum quarcurile și gluonii. Faptul că gluonii au culoare dă teoriei QCD caracteristici cu totul deosebite față de electromagnetism. Astfel, quarcurile sunt cu atât mai libere, cu cât sunt mai apropiați și interacționează cu atât mai puternic cu cât sunt unul mai departe de celălalt – această proprietate se numește libertate asimptotică și nu este încă pe deplin înțeleasă din punct de vedere teoretic.

 



Protonii sub presiune: transparenți la culoare


Protonii interacționează puternic cu alte particule, precum alți protoni sau cu neutronii; așa ia naștere de exemplu nucleul unui atom. Interacțiunea această este un reziduu al interacțiunii între quarcurile din interiorul protonului. Parte din această interacțiune între quarcuri „iese” din proton și da naștere interacțiunii dintre protoni și alte particule. Dacă însă s-ar reuși micșorarea protonului, adică dacă l-am pune sub presiune, atunci quarcurile s-ar apropia unul de celălalt și toate liniile de forță ar fi între ei – nu ar mai ieși nimic din proton. Protonii nu ar mai avea capacitatea să interacționeze cu alte particule, devenind în acest fel transparenți la culoare (culoarea QCD).

Acest lucru este bine-cunoscut din punct de vedere teoretic și procedura pentru a genera protoni transparenți este de a-i supune unor coliziuni la energii foarte mari – care ar genera această „presiune” ce i-ar face transparenți.
 

În SUA un experiment caută acești protoni


În acest context, în cadrul unui proiect științific de la Hall C la CEBAF, un laborator în Statele Unite, se încearcă să se genereze acești protoni în urma ciocnirii între electroni de energie mare și nuclee de carbon. Protonii care ar reuși să iasă  nevătămați din aceste interacțiuni ar trebui să fie cei în care quarcurile sunt legate mult mai puternic și rămân împreună – generând astfel un proton transparent la culoare. Totuși, nu au fost găsite urme ale acestor protoni în cadrul experimentului, rezultatele acestuia fiind recent publicate într-un articol în revistă Phys. Rev. Letters.


Interacțiune puternică mai are încă secrete
 
La oră actuală cercetătorii pun la punct o strategie în care să caute transparența la culoare pentru particule mai simple decât protonii – cum ar fi pionii, particule alcătuite dintr-un quarc și un antiquarc. Transparența la culoare trebuie să existe și în cazul protonilor, totuși energia la care s-ar manifesta acest fenomen nu este bine cunoscută. Ar putea să fie o energie mai mare decât cea care este posibil de realizat la CEBAF. Protonii și forța nucleară tare continuă să ascundă însă multe mistere care necesită ulterioare studii atât din punct de vedere teoretic, cât și experimental.
 
Înțelegerea protonilor este fundamentală pentru înțelegerea materiei din care suntem făcuți inclusiv noi – mare parte a masei noastre este constituită din protonii și neutronii nucleelor atomice ale elementelor chimice din care suntem făcuți.
 
 


 

Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Fii primul care comentează.

Spune-ne care-i părerea ta...
caractere rămase.
Loghează-te ( Fă-ți un cont! )
ori scrie un comentariu ca „vizitator”

 



Donează prin PayPal ()


Contact
| T&C | © 2021 Scientia.ro