Масса протона разгадана

28.11.2018

Протоны состоят из еще меньших частиц, называемых кварками, поэтому можно ожидать, что простое сложение масс кварков должно давать массу протона. Однако их сумма слишком мала, чтобы объяснить массу протона. И новые, детальные расчеты показывают, что только 9 процентов энергии протона приходится на массу составляющих кварков. Остальная масса протона происходит из сложных процессов, происходящих внутри частицы.

Кварки получают свои массы в результате процесса, связанного с бозоном Хиггса - элементарной частицей, впервые обнаруженной в 2012 году. Но "массы кварков крошечные", - говорит соавтор исследования и физик-теоретик Кех-Фей Лю из Университета Кентукки в Лексингтоне. Поэтому они имеют не слишком важное значение для объяснения массы протона.

Вместо этого большая часть массы протона обусловлена ??сложностями квантовой хромодинамики (КХД), которая объясняет вспенивание частиц в протоне. Выполнение расчетов с КХД чрезвычайно сложно, поэтому чтобы теоретически изучать свойства протона, ученые полагаются на метод, называемый решетчатой КХД, в котором пространство и время разбиваются на участки, на которых находятся кварки.

Используя эту технику, физики ранее рассчитали массу протона, но до сих пор не могли объяснить, почему она такова. Теоретик-физик Андре Уокер-Лоуд из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Калифорнии заявил, что исследователи попали "в новую эру", в которой решетчатая КХД может использоваться для лучшего понимания ядерной физики.

Лю и его коллеги обнаружили, что в дополнение к 9 процентам массы протона, которая поступает из кварков, 32 процента исходит из энергии кварков, летающих внутри протона (если вспомнить известное уравнение Эйнштейна E = mc2, то понятно, что энергия и масса - две стороны одной и той же монеты). Другие составляющие протона - безмассовые частицы, называемые глюонами, которые помогают удерживать кварки вместе, вносят еще 36 процентов массы через свою энергию.

Оставшиеся 23 процента приходят из-за квантовых эффектов, которые возникают, когда кварки и глюоны сложным образом взаимодействуют в протоне. Эти взаимодействия заставляют КХД игнорировать принцип, называемый масштабной инвариантностью. В масштабных инвариантных теориях растяжение или сжатие пространства и времени не имеет никакого отношения к результатам теории. Массивные частицы обеспечивают теорию масштабом, поэтому, когда КХД бросает вызов масштабной инвариантности, протоны также набирают массу.

<< Назад: Подсчитан суммарный объем света, выделенный Вселенной 29.11.2018

>> Вперед: Любители кофе и чая различаются генами 28.11.2018

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Рекорд продолжительности выхода в открытый космос 21.12.2024 Китайская космическая программа сделала значительный шаг вперед: астронавты миссии "Шэньчжоу-19" провели девять часов в открытом космосе, что, вероятно, стало новым мировым рекордом. Это достижение превзошло прежний рекорд в 8 часов 56 минут, установленный американскими астронавтами в 2001 году. Астронавты Цай Сюже и Сун Линдун успешно завершили свою первую внекорабельную деятельность на этой неделе. Их выход за пределы космической станции "Тяньгун" был частью миссии по ее строительству и обслуживанию. Важную поддержку изнутри станции оказывал третий член экипажа, инженер Ван Хаоцзе, который координировал действия коллег и помогал с операциями. Во время выхода в открытый космос астронавты решали важные задачи, включая установку оборудования для защиты станции от космического мусора и проверку внешних систем. Эта работа является ключевым этапом в развитии китайской космической программы, которая стремится укрепить свое присутствие на орбите и подготовить почву для будущих миссий на Луну. "Любуясь прекрасными видами из космоса, мы глубоко ощутили величие пилотируемой космонавтики," - поделился впечатлениями Сун Линдун. Эти слова отражают не только техническое мастерство, но и вдохновение, которое китайские астронавты черпают из своей работы на орбите. Миссия "Шэньчжоу-19" включает пребывание экипажа на станции "Тяньгун" в течение шести месяцев. За это время планируется провести серию экспериментов и дополнительные выходы в открытый космос. Этот длительный полет - важный этап в китайской программе освоения космоса, нацеленной на отправку астронавтов на Луну в ближайшие годы. Китайская станция "Тяньгун" продолжает развиваться как автономная орбитальная платформа. Она становится не только национальной гордостью, но и важным звеном в глобальной космической науке и технике. Миссия "Шэньчжоу-19" демонстрирует растущую уверенность Китая в реализации сложных космических операций и укрепляет его позицию среди мировых лидеров в области космонавтики.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025