Proton má tři části, dva kvarky nahoru a jeden down kvark ... a gluony, které si tyto tři kvarky vyměňují, což je způsob, jak silná (jaderná) síla zabraňuje jejich vystoupení.
Protonův svět je naprosto kvantový, a proto je popsán zcela jen hrstkou čísel, charakterizující jeho spinu (technický pojem, nezaměňovat s každodenním anglickým slovem; spin protonu je 1/2), elektrický náboj (+1 e, nebo 1,602176487 (40) × 10-19 C), isospin (také 1/2) a parita (+1). Tyto vlastnosti jsou odvozeny přímo z vlastností protonových částí, tří kvarků; například, kvark nahoru má elektrický náboj +2/3 e, a dolů -1/3 e, který se rovná +1 e. Jiný příklad, barevný náboj: proton má barevný náboj nula, ale každý z jeho tří kvarků má nenulový barevný náboj - jeden je „modrý“, jeden „červený“ a jeden „zelený“ - což „součet“ 'na nulu (samozřejmě, barevný náboj nemá nic společného s barvami, které vidíte našíma očima!).
Murray Gell-Mann a George Zweig přišli nezávisle na myšlence, že protonovými částmi jsou kvarky, v roce 1964 (ačkoli až o několik let později byly získány dobré důkazy o existenci takových částí). Gell-Mann za to později získal Nobelovu cenu za fyziku a další práci na základních částicích (Zweig ještě obdržel Nobelovu cenu).
Kvantová teorie, která popisuje silnou interakci (nebo silnou jadernou sílu), je kvantová chromodynamika, zkráceně QCD (pojmenovaná částečně po „barvách“ kvarků), což vysvětluje, proč má proton hmotnost, kterou má. Jak vidíte, hmotnost kvarků nahoru je asi 2,4 MeV (mega-elektronové volty; fyzici částic měří hmotnost v MeV / c2) a pokles je asi 4,8 MeV. Gluony, stejně jako fotony, jsou bezhmotné, takže proton by měl mít hmotnost asi 9,6 MeV (= 2 x 2,4 + 4,8), že? Ale ve skutečnosti je to 938 MeV! QCD odpovídá za tento obrovský rozdíl energií vakua QCD uvnitř protonu; v podstatě je to samoenergie nepřetržitých interakcí kvarků a gluonů.
Další čtení: Fyzika RHIC (Brookhaven National Lab), Jak jsou protony a neutrony drženy pohromadě v jádru? Jsou protony a neutrony zásadní? (Particle Adventure) jsou tři dobrá místa, kam jít!
Některé z článků časopisu Space Magazine, které se týkají protonových částí, jsou: konečný detektor na místě ve velkém hadronovém srážce, skryté obchody deuteria objevené v mléčné dráze a nová studie zjistila, že se základní síla v průběhu času nezměnila.
Dvě epizody obsazení astronomie, které si nechcete nechat ujít, na protonových částech: Silné a slabé jaderné síly a uvnitř atomu.
Zdroje:
Chem4Kids
Wikipedia
