Впервые изучены внутренности элементарной частицы

Физики-ядерщики, работающие в Национальной ускорительной лаборатории Джефферсона (США), впервые измерили распределение давления внутри протона. Оказалось, что кварки, из которых состоит элементарная частица, подвергаются давлению, равному 100 дециллионам (10 в 35 степени) паскаль (Па), что лишь в 10 раз больше значений в центре нейтронной звезды. Об этом сообщается в пресс-релизе на Phys.org.Измерение стало возможным благодаря объединению партонной модели с моделью гравитационных формфакторов. Первая предполагает, что адроны (в данном случае, протоны) состоят из нескольких точечных образований — партонов, — которые способствуют неупругому рассеянию электронов. Она была предложена Ричардом Фейнманом в 1969 году, а позднее стало ясно, что партонами являются кварки и глюоны (переносчики сильного взаимодействия).Гравитационные формфакторы позволяют описать структуру адрона по влиянию, оказываемому им на другие частицы через гравитационное взаимодействие. Однако этот тип взаимодействия слишком слаб для регистрации. Объединение партонной модели и формфакторов позволяет определить структуру, используя электромагнитный зонд, состоящий из пучка электронов. Последние выстреливаются в ядра атомов, где они взаимодействуют с кварками, вызывая глубоко виртуальное комптоновское рассеяние (DVCS).При DVCS электрон, попавший в протон, обменивается виртуальным фотоном с кварком, передавая протону энергию. Впоследствии протон излучает ее в виде другого фотона. В результате электрон подвергается неупругому рассеиванию (поскольку порождается новая частица — фотон), в ходе которого происходит упругое (комптоновское) рассеяние фотона (общая энергия системы фотон-протон не изменяется). Этот процесс можно описать теми же уравнениями, что и взаимодействие протона с пучком гипотетических гравитонов. Так, два фотона, каждый со спином 1, эквивалентен гравитону, который должен иметь спин 2.По словам исследователей, они выявили экстремально высокое давление, направленное из центра протона наружу и гораздо более низкое давление — вблизи периферии и направленное вовнутрь. Такое распределение обусловлено сильным ядерным взаимодействием, которое удерживает три кварка друг с другом.