Протон как субатомная планета

В новейших экспериментах учёные впервые смогли исследовать распределение энергий, сил и давлений внутри протона, сравнивая его с субатомной планетой. Детализированные карты внутреннего устройства протона показывают, что в его ядре давление превышает любые известные показатели, а на пути к поверхности сталкиваются вихри сил. Эти исследования открывают новое направление в понимании фундаментальной структуры материи, считают физики из Томас Джефферсонской национальной лаборатории ускорителей в Ньюпорт-Ньюс, Вирджиния.

Исследователи, воспользовавшись особенностями фотонов, имитирующих гравитоны, смогли косвенно изучить, как гравитация взаимодействует с протоном. Такой подход позволил взглянуть на распределение энергий, давлений и сдвиговых напряжений в протоне, которые искривляют пространственно-временной континуум вокруг частицы.

Результаты экспериментов, проведённых в 2018 году и опубликованных в журнале Nature, указывают на невероятно высокие давления в ядре протона, в 10 раз превышающие давление в центре нейтронной звезды, и выявили внутренние силы, действующие параллельно поверхности протона. Эти данные не только подтверждают стабильность протона, но и открывают новые горизонты для понимания его размеров. Согласно последним оценкам, размер протона может быть на 25% меньше, чем предполагалось ранее, составляя около 0.6 фемтометров.

Новый подход к измерению размеров протона предлагает более точное представление о пространстве, искривляемом его массой и энергией, в отличие от традиционных методов, основанных на электрическом заряде. Эти результаты не только корректируют модели, используемые в Большом адронном коллайдере, но и способствуют разрешению одной из глубоких загадок протона: почему кварки связываются в протоны.

В будущем исследования с помощью Электрон-Ионного Коллайдера, который в настоящее время строится в Национальной лаборатории Брукхейвена и начнёт работу в 2030-х годах, обещают предоставить более детальные гравитационные карты протона. В то же время, цифровые эксперименты, проводимые командой из Массачусетского технологического института, уже сейчас показывают согласие с физическими исследованиями, расширяя наше понимание этой фундаментальной частицы и предоставляя новые подходы к решению загадок квантового мира.