1) Масса протона и его кварки.
Совершенно всё обычное вещество состоит из нескольких элементарных частиц, точнее из трёх (нам известных): протонов, нейтронов и электронов. Из них состоят атомы. Слишком скучно, это известно каждому. Однако немногие знакомы даже с кварками – ещё меньшими фундаментальными частицами, из которых состоят протоны и нейтроны. Принято считать, что в них по три кварка: Протон имеет два верхних (u-кварки) и один нижний (d-кварк), плюс глюоны, которые активно взаимодействуют между ними, а нейтрон – два нижних и один верхний.
Но это лишь "вершина айсберга" их состава. На самом деле это лишь валентные кварки, а есть ещё и "морские". Это множество кварков, активно взаимодействующих друг с другом и нечто, что происходит внутри протонов скорее походит на активную "вечеринку" или кипящий суп, где всё постоянно бурлит.
Кроме того, в 2018-году группа из американских и китайских физиков показала, что валентные кварки и морские кварки в купе составляют меньше 10% всей частицы эта масса окрещена как кварковый конденсат. Но что же занимает остальную массу? Не стоит забывать про энергию, а внутри протона она немаленькая, ибо кварки и глюоны в ней перемещаются с огромной скоростью – энергия кварков составляет примерно 32% массы, а энергия безмассовых глюонов – 36%.
Но что же составляет последние 23-22%? Им является так называемый аномальный вклад, таковым он является из-за своеобразных особых эффектов, которые он за собой носит. А достигается он за остальных четырёх известных нам кварков, которые являются тяжёлыми элементарными частицами. Причём у них довольно причудливые названия: странный (s-кварк), истинный (t-кварк), очарованный (с-кварк) и прелестный (b-кварк).
2) Где электроны?
Выше на фото вы видите классическое представление атома, вокруг которого вращаются электроны. Да, в целом модель вполне верная. Вокруг атома, массу которого на 99% составляет его ядро, состоящее из вышеописанных протонов и нейтронов, вращаются электроны.
Однако углубившись, представляются эти частицы уже в виде электронного "облака", в котором электроны нужно ещё найти. Он располагается в случайной местности вокруг атома, являясь случайной величиной для поисков, оттого может быть в любом месте "облака", которое, исходя из нашего понимания, окружает атом. Оно как раз и отражает плотность вероятности определения этой отрицательно заряженной частицы в атоме в зависимости от того, какую он имеет энергию.
А вот в квантовой механике с помощью одноэлектронной атомной орбитали область вокруг атома показана не в виде орбит, по которым движутся электроны, а в виде распределения вероятностей его наличия, местоположения и движения. Хотя, конечно же, всё намного сложнее. К сожалению подобный формат не позволяет в полной мере раскрывать такие темы, особенно, если погрузиться в дебри квантовой физики.
3)Почему кварки не разлетаются?
И ещё один факт, касающийся частиц, из которых состоит вещество во Вселенной. Выше я уже описал, что протоны и нейтроны состоят из ещё меньших элементарных частиц, именующихся кварками.
Но встаёт вопрос: Как эти кварки там удерживаются и не разлетаются восвояси?
Что ж, физика на этот вопрос отвечает с помощью фундаментального физического взаимодействия – им является сильное ядерное взаимодействие. Оно действует лишь на микроскопическом уровне, а именно на уровне атомного ядра, внутри которого благодаря нему связываются и притягиваются друг к другу протоны и нейтроны. Кстати, как составные частицы ядра атома они имеют общее название "нуклоны". В свою очередь в них, благодаря всё тому же сильному ядерному взаимодействию, друг с другом связываются кварки, не без помощи безмассовых глюонов, конечно же.
Также это взаимодействие отвечает за ядерные силы в атомах, образуя их ядра из связанных друг с другов нуклонов или же протонов и нейтронов, если говорить по-другому.
4) "Оголённые" звёзды.
Внутри каждой звезды есть центральное ядро, в котором и происходят термоядерные реакции светила. Более того, это самая горячая область звезды, где температура составляет миллионы Кельвинов, в отличие от поверхностей звёзд, где их лишь несколько тысяч.
Когда же плазменное тело начинает "умирать", оно, если является массивным, начинает коллапсировать и затем взрывается сверхновой, оставляя за собой либо чёрную дыру, либо нейтронную звезду. Последняя как раз и является тем самым ядром, которое осталось после звезды.
В случае, если звезда не очень массивная, например, как наше Солнце, она на закате своего жизненного цикла увеличивается и становится красным гигантом, затем планетарной туманностью, а вот уже после белым карликом, который так же является оставшимся гаснущим звёздным ядром.
Это естественные случаи, когда ядро светила оголяется, но есть и более интересные ситуации. Например, когда звезда имеет компаньона, составляя двойную звёздную систему, и последний, за счёт гравитации, стягивает её верхние слои и внешняя оболочка звезды теряется, делая её "гoлой".
Одной из таких звёзд может быть Гамма Голубя, которая расположена в одноимённом созвездии. Её даже можно увидеть невооружённым глазом с Земли, но только с северного полушария, удалена она от нас на расстоянии в 870 световых лет. Эта звезда является субгигантом на поздней стадии эволюции, она массивнее Солнца приблизительно в 6 раз, а её радиус превосходит солнечный примерно в 5 раз. И, исходя из анализа её спектра, который оказался очень необычным, не исключено, что её звезда-компаньон перетягивает её внешние слои на себя, оголяя ядро.
5) Самая "чёрная" планета.
На данный момент человечество открыло тысячи разнообразнейших экзопланет. Каждая из них чем-то уникальна и примечательна, но есть такие, которые действительно могут удивить.
Например, газовый гигант TrES-2b, который вращается вокруг жёлтого карлика TrES-2 в созвездии Дракон. Эта планета примерно на 10% массивнее Юпитера, а её радиус превышает юпитерианский примерно на 20%. Сама система удалена от нас более, чем на 700 световых лет, если говорить точнее, то на 719. Открыта эта планета была ещё в 2006-м году по проекту обнаружения экзопланет, который имеет название "Трансатлантический экзопланетный обзор" или же TrES, что и отражает то, почему так названа сама планета и её материнская звезда.
Однако примечательность этой экзопланеты состоит в её альбедо или же, говоря проще, в отражательной способности её поверхности. Она отражает менее одного процента падающего на неё света светила, практически полностью его поглощая, температура же атмосферы экзопланеты варьируется в пределах 950-1250 °C, не меньше. Такие характеристики делают TrES-2b самой "чёрной" планетой из известнейших нам.