Протон - это элементарная частица и составляющая ядра атомов. Мы уже как-то раз беседовали, что протон считается частицей наиболее изученной и стабильной. Но даже эти знания оказались не то, чтобы полными.
Протон состоит из трёх кварков и обладает положительным зарядом. При обычных условиях протон действительно стабилен и сохраняет свою структуру. По крайней мере так это работает на относительно небольших (по меркам Вселенной) отрезках времени. Это не отменяет загадки протона, которые мы обсуждали. Но при изменении условий с ним происходит много всего интересного.
Так, при воздействии экстремальных давлений, подобных тем, что существуют в недрах звёзд или при столкновениях в ускорителях частиц, его поведение может кардинально измениться.
Его кварки начинают испытывать сильные взаимодействия. Если давление становится достаточно высоким, может произойти слияние кварков, приводящее к образованию новых частиц или даже к фазовым переходам в материи. Это явление изучается в рамках квантовой хромодинамики (КХД), теории, описывающей взаимодействия между кварками и глюонами.
В экспериментах с высокоэнергетическими ускорителями, таких как Fermilab, учёные исследуют взаимодействия протонов при высоких энергиях. При столкновениях протонов с мишенями могут происходить процессы, связанные с аннигиляцией кварков, что приводит к образованию новых частиц и излучения.
Со стороны это похоже на микроскопический «бурлящий шар энергии», где внутри постоянно происходят сложные взаимодействия, сжатие и перераспределения энергии. Протон перестаёт даже визуально быть «простой сферой» и превращается в динамическую систему, которую можно наблюдать только через её эффекты: излучение частиц и энергии. При этом сама интенсивность излучений делает всё невероятно красочным.
По сути это ситуация напоминает процессы в нейтронных звёздах. Кварки образуют плотное «суперматериальное» облако, а внешние наблюдатели фиксируют эффекты - тепловое излучение, гамма-всплески, выброс частиц. Так постепенно формируется тело нейтронной звезды из обычной материи.
Эти знания полезны нам по множеству причин. Для начала, мы ещё раз обозначаем, что зря Эддингтон пытался посчитать протоны. Их количество меняется из-за таких вот странных процессов. Это наводит на ещё одну мысль - протон всё-таки не может считаться эталоном стабильности и неизменности. Ну а сама работа всего этого подсказывает, что астрофизические механизмы могут подразумевать самые разные превращения.
Не забывайте ставить лайки 👍 и подписываться на канал ✔️, если материал понравился! Так вы увидите больше интересных статей, а моему каналу это поможет развиваться.