Протон состоит из трех частей: двух восходящих кварков и одного нижнего кварка ... и глюонов, которые обмениваются этими тремя кварками, и именно так действует сильная (ядерная) сила, чтобы удержать их от выхода.
Мир протона является полностью квантовым, и поэтому он полностью описывается всего лишь несколькими цифрами, характеризующими его вращение (технический термин, не путать с обычным английским словом; вращение протона 1/2), электрический заряд (+1 е или 1.602176487 (40) × 10-19 В) изоспин (также 1/2) и четность (+1). Эти свойства получены непосредственно от свойств протонных частей, трех кварков; например, восходящий кварк имеет электрический заряд +2/3 е, а понижающий -1/3 е, что составляет +1 е. Другой пример - цветной заряд: у протона есть цветной заряд, равный нулю, но у каждого из трех составляющих его кварков есть ненулевой цветной заряд - один «синий», один «красный» и один «зеленый» - сумма которых 'до нуля (конечно, цветовой заряд не имеет ничего общего с цветами, которые мы с вами видим нашими глазами!).
Мюррей Гелл-Манн и Джордж Цвейг независимо друг от друга выдвинули идею о том, что части протона являются кварками, в 1964 году (хотя лишь несколько лет спустя были получены убедительные доказательства существования таких частей). Позже Гелл-Манн был удостоен Нобелевской премии по физике за эту и другие работы по фундаментальным частицам (Цвейг еще не получил Нобелевскую премию).
Квантовая теория, которая описывает сильное взаимодействие (или сильную ядерную силу), - это квантовая хромодинамика, для краткости КХД (названная частично в честь «цветов» кварков), и это объясняет, почему протон имеет массу, которую он имеет. Видите ли, масса восходящего кварка составляет около 2,4 МэВ (мегаэлектрон вольт; физики элементарных частиц измеряют массу в МэВ / с2), и падение составляет около 4,8 МэВ. Глюоны, как и фотоны, не имеют массы, поэтому масса протона должна составлять около 9,6 МэВ (= 2 × 2,4 + 4,8), верно? Но на самом деле это 938 МэВ! КХД объясняет эту огромную разницу энергией вакуума КХД внутри протона; в основном, собственная энергия непрерывных взаимодействий кварков и глюонов.
Дальнейшее чтение: Физика RHIC (Брукхейвенская национальная лаборатория), Как протоны и нейтроны удерживаются вместе в ядре? И Являются ли протоны и нейтроны фундаментальными? (Частичное Приключение) - три хороших места, чтобы пойти!
Вот некоторые статьи из журнала «Space», относящиеся к протонным деталям: «Последний детектор на Большом адронном коллайдере», «Скрытые магазины дейтерия, обнаруженные в Млечном пути», и «Новое исследование обнаруживает, что фундаментальная сила не изменилась с течением времени».
Два эпизода Astronomy Cast, которые вы не захотите пропустить, по протонным частям: Сильные и слабые ядерные силы и Внутри атома.
Источники:
Chem4Kids
Википедия
