Протон не тот, за кого мы его принимали. Физики рассказали интересные подробности Дзен

[Khazar]

Протон не тот, за кого мы его принимали. Физики рассказали интересные подробности

 

Согласно стандартной модели атом состоит из ядра и электронов, распределенных вокруг него. Само ядро атома тоже, как матрёшка, включает в свою конструкцию протоны и нейтроны. Среди этих (и многих других) частиц, протоны занимали долгое время особое место.

 

 

Физики полагали, что в субатомном хаосе эта частица является эталоном стабильности и обладает хорошо описанной схемой. Так долгое время считалось, что протон не распадается подобно другим частицам. Но современный взгляд на проблему предпочитает использовать уже другую формулировку - время жизни протона теперь приравнивается ко времени существования Вселенной. И эта логика отличается от описываемой ранее.

 

На сегодняшний день учёные действительно не зафиксировали ни одного достоверного случая распада протона. Однако в теоретических моделях за пределами Стандартной модели, таких как некоторые версии теорий Великого объединения (GUT), распад протона всё же допускается. В этих теориях он может превращаться, например, в позитрон и нейтрино, нарушая закон сохранения барионного числа. Поиск таких редчайших событий продолжается в подземных детекторах, вроде японского Super-Kamiokande, где тонны чистейшей воды ожидают всплеска света от гипотетического распада.

Более глубокие современные исследования заставляют нас усомниться не только в ограниченном сроке жизни этой частицы, но и в его основных свойствах.

 

Протон долгое время считали маленьким положительно заряженным шариком, чётко определённым по размеру и массе. Но чем глубже учёные заглядывали внутрь него, тем яснее становилось: протон вовсе не так прост, как казалось.

 

Внутри протона целый суп

 

Первый удар по привычной картине мира пришёл с открытием кварков - фундаментальных частиц, из которых состоят протоны и нейтроны. Идея о том, что протон - это не элементарная частица, а сложная система из трёх кварков (двух верхних и одного нижнего), связанных между собой мощной силой, названной сильным ядерным взаимодействием, уже сама по себе перевернула представления о микромире. Однако дальнейшие исследования показали, что даже это представление чересчур наивно.

 

На самом деле, внутри протона происходит нечто куда более сложное. Вместо трёх «шариков», сидящих внутри, физики обнаружили динамичный, хаотичный вихрь - так называемый квантовый адронный суп. Здесь наряду с основными, «валентными» кварками постоянно вспыхивают и исчезают пары кварк–антикварк. Эти частицы не существуют долго, рождаются из энергии глюонов и тут же аннигилируют, но их вклад в структуру и массу протона огромен.

Особую роль в этом кипящем котле играют глюоны или переносчики сильного взаимодействия. Они не просто связывают кварки вместе, но и взаимодействуют между собой, образуя сложнейшую сеть, похожую на клубок пружин. В отличие от фотонов, которые не влияют друг на друга, глюоны могут создавать новые глюоны. Это делает расчёты внутри протона невероятно сложными и требует применения численного моделирования на суперкомпьютерах, основанного на так называемой квантовой хромодинамике (КХД).

Более того, масса протона почти полностью рождается не из массы его составляющих кварков, а из энергии взаимодействия между ними. Суммарная масса трёх валентных кварков составляет менее 1% от массы протона. Остальное - это энергия движения, глюонные поля и море виртуальных частиц, согласно знаменитой формуле Эйнштейна. То есть большая часть массы протона — это по сути энергия, «вспененная» в замкнутом объёме.

Это открытие стало не просто корректировкой прежних моделей, а настоящей революцией в понимании материи.

 

Спин протона

 

Дальше стало ещё страннее. Казалось бы, если протон состоит из трёх кварков, каждый из которых обладает спином или квантовым аналогом вращения, то и суммарный спин протона должен просто складываться из этих трёх значений. Однако в конце 1980-х годов серия экспериментов, начатых в лаборатории CERN (в частности, знаменитый EMC-эксперимент), поставила под сомнение это интуитивное представление. Оказалось, что вклад спинов кварков в полный спин протона составляет лишь около 30%, а по некоторым оценкам и вовсе меньше.

 

 

Это открытие стало настоящим шоком для физиков и получило название «кризис спина протона». Если спины кварков не объясняют вращение протона, то откуда оно вообще берётся?

Ответ оказался глубже, чем можно было ожидать. Оставшаяся часть спина, как показали теоретические модели и дополнительные измерения, возникает не из самих частиц, а из их движения. Часть спина - это вклад орбитального движения кварков внутри протона, подобно тому как электроны вращаются вокруг ядра в атоме. Но ещё более важную роль играют глюоны - переносчики сильного взаимодействия, которые тоже обладают спином и, как оказалось, могут передавать свой «внутренний момент» всей системе. В добавление к этому, квантовые эффекты, возникающие из взаимодействий между частицами в адронном «супе», также способны вносить вклад в суммарный спин.

 

Головоломка радиуса

 

А затем разразилась ещё одна неожиданная загадка - так называемая «головоломка радиуса протона». До 2010 года казалось, что размер протона, а точнее его зарядовый радиус - это хорошо измеренная и устоявшаяся величина. Стандартные эксперименты, основанные на рассеянии электронов на протонах и спектроскопии обычного водорода, давали значение примерно 0,88 фемтометра (одна квадриллионная доля метра).

Радиус протона

 

Однако в 2010 году физики решили провести более точные измерения с использованием мюония - атома, в котором вместо электрона вокруг протона вращается мюон, частица, похожая на электрон, но в 200 раз тяжелее. Благодаря большей массе, мюон движется ближе к протону, чувствительнее к его размеру, и, следовательно, позволяет более точно «прощупать» структуру ядра.

Результат потряс научное сообщество: новое значение радиуса оказалось примерно на 4% меньше, то есть около 0,84 фемтометра. Это вроде бы мелочь, но для точных наук, вроде квантовой электродинамики (КЭД), такое расхождение как трещина в идеально гладком зеркале. Возникло острое противоречие: либо что-то не так с методами измерения, либо наше понимание фундаментальных взаимодействий на малых расстояниях требует пересмотра.

С тех пор было проведено множество дополнительных экспериментов с обычным и мюонным водородом, а также пересмотрены старые данные. Некоторые более поздние измерения начали подтверждать «мюонное» значение, но единый, всеобъемлющий ответ до сих пор не найден. Эта головоломка остаётся открытой, подталкивая физиков либо к поиску новых тонкостей в расчётах КЭД, либо, что гораздо захватывающе, к возможности существования новой физики, проявляющей себя там, где мы уже чувствовали себя уверенно.

Теперь физики смотрят на протон не как на «частицу-шарик», а как на динамичную квантовую систему, где действуют законы сильного взаимодействия, а привычные представления о размере и форме теряют смысл.

Протон оказался скорее «процессом», чем объектом: он постоянно изменяется, а его свойства проявляются только при измерении. Это выглядит как сундук с неизвестным для нас содержимым.

 

https://dzen.ru/a/aIm0Ic0Hnl-jACcF

 

ПыСы. Друг спрашивает

Спойлер

Три кварка это ЖМЖ или МЖМ

 

 

[Курwiметр]

Khazar сказал(а) 9 минут назад:

Результат потряс научное сообщество:

УчОные в недоумении разводят руками.

Такого не ожидал никто.

ШОК!

Путин в панике... упс... это не сюда...

[mihmih06]

Ниачем. Стабильность и цельность вещества определяется масштабом приближения. 

А так, все живое построено на метаболизме, суть которого в создании локальных зон где избыток электронов или протонов, а затем управляемое выпускание или запускание тех или других.

Это и есть смысл дыхательного процесса и работы митохондрий.

Edited August 6, 2025 by mihmih06

[Агава]

Вообще квантовая физика сейчас - это что-то на грани фантастики и магии, захватывает невероятно, но и никакой внятной теории пока нет. Много лекций уважаемых людей прослушала и прочитала на эту тему, но вывод один - физики сами в шоке.)

[Niis]

Кхм.

Тема сисек не раскрыта.

Вот.

[nik245]

Niis сказал(а) 3 минуты назад:

Кхм.

Тема сисек не раскрыта.

Вот.

А Вы в картинки внимательней всмотритесь. 

[SZlobaFM]

Niis сказал(а) 3 минуты назад:

Кхм.

Тема сисек не раскрыта.

Вот.

@Khazar, Вы вот в этом лично виноваты. теперь во всех темах , ежи ищут титьки. 

но. есть и вторая сторона медали - это Ваши конкуренты. если они уж и найдут титьки - то Вам точно не покажут. 

сама себя вдова высекла, и поделомъ!

[Северный ветер]

SZlobaFM сказал(а) 14 минут назад:

есть и вторая сторона медали - это Ваши конкуренты. если они уж и найдут титьки - то Вам точно не покажут. 

Кто-то найдёт титьки раньше Хазара? Да ну не может такого быть. 

[gonduras69]

Пойду водки выпью, ну так нельзя....

[Помор]

Khazar сказал(а) 59 минут назад:

Радиус протона

Куда тут наливать?

Khazar сказал(а) 59 минут назад:

ПыСы. Друг спрашивает

 

[MYK]

Khazar сказал(а) 1 час назад:

Протон не тот, за кого мы его принимали.

 

А Протей?

 

[Protey10]

Khazar сказал(а) 1 час назад:

Три кварка это ЖМЖ или МЖМ

Судя по терминам "верхний" и "нижний" это вообще какой-то БДСМ. 

[PahaHan]

Ждём выступление ответственных депутатов Государственной Думы с предложением прекратить это безобразие и запретить адронный суп, ведь очевидно, протон на щах или на ухе будет более скрепным, стабильным и большего размера.

[Ибрагим Оглы]

Khazar сказал(а) 1 час назад:

Протон не тот, за кого мы его принимали

 

 

[Ктулх Оглы]

Khazar сказал(а) 1 час назад:

Протон не тот

Да и электроны давно уже не те. Скурвились. Вот раньше, бывало... 

Edited August 6, 2025 by Ктулх Оглы

[Andreych]

Агава сказал(а) 1 час назад:

Вообще квантовая физика сейчас - это что-то на грани фантастики и магии, захватывает невероятно, но и никакой внятной теории пока нет. Много лекций уважаемых людей прослушала и прочитала на эту тему, но вывод один - физики сами в шоке.)

Как говорил один мой преподаватель, считается что электрический ток это направленное движение электронов. А как оно на самом деле, хрен его знает. 

[Historian]

Протон не тот, за кого мы его принимали/// Протон или Протей???... 

[Сибиряк]

Niis сказал(а) 1 час назад:

Кхм.

Тема сисек не раскрыта.

Вот.

Кто-то взломал аккаунт комрада @Khazar

Edited August 6, 2025 by Сибиряк

[Vadim2]

mihmih06 сказал(а) 1 час назад:

Ниачем. Стабильность и цельность вещества определяется масштабом приближения. 

А так, все живое построено на метаболизме, суть которого в создании локальных зон где избыток электронов или протонов, а затем управляемое выпускание или запускание тех или других.

Это и есть смысл дыхательного процесса и работы митохондрий.

 

Ну, и на какой же энергии работает человек?

[mihmih06]

Vadim2 сказал(а) Только что:

 

Ну, и на какой же энергии работает человек?

На электрической тяге выходит

[SZlobaFM]

Protey10 сказал(а) 1 час назад:

Судя по терминам "верхний" и "нижний" это вообще какой-то БДСМ. 

Там ещё есть очаровательные.. И пол не указал. Видимо какая-то гомосятина. 

[aaaaaa]

Khazar сказал(а) 2 часа назад:

Три кварка это ЖМЖ или МЖМ 

 

МЖМ конечно. Написано же - два верхник кварка, один нижний.

[Шпиндель]

Агава сказал(а) 2 часа назад:

Вообще квантовая физика сейчас - это что-то на грани фантастики и магии, захватывает невероятно, но и никакой внятной теории пока нет. Много лекций уважаемых людей прослушала и прочитала на эту тему, но вывод один - физики сами в шоке.)

Не надо путать теории с моделями. Физика - наука экспериментально-модельная. На основе эксперимента создается модель. Модель - описание действительности, в которой чем-то пренебрегают.  В школе, например, изучают модель идеального газа. Эта модель при давлении, близком к  атмосферному, дает уже сильную ошибку, при простых процессах до 30 %, а при сложных - вплоть до невозможности процесса (конденсация). 

Так что нет никакой фантастики. Идет обычное уточнение моделей (или областей применения моделей), не более того. Для расчета атома водорода модель "протон в виде цельного шарика" вполне себе адекватна. 

[Северный ветер]

Historian сказал(а) 1 час назад:

Протон не тот, за кого мы его принимали/// Протон или Протей???... 

А за кого Вы принимали Протея?

[Uragan]

Khazar сказал(а) 6 часов назад:

Теперь физики смотрят на протон не как на «частицу-шарик», а как на динамичную квантовую систему, где действуют законы сильного взаимодействия, а привычные представления о размере и форме теряют смысл

 

"Ученые" с портала "Дзен" неожиданно узнали, что планетарная модель Резерфорда - не самое последнее слово в физике.

[Mas]

Товарищи ученые! Доценты с кандидатами! 
Замучились вы с иксами, запутались в нулях! 
Сидите, разлагаете молекулы на атомы, 
Забыв, что разлагается картофель на полях! ©

[Kudim]

Andreych сказал(а) 9 часов назад:

Как говорил один мой преподаватель, считается что электрический ток это направленное движение электронов. А как оно на самом деле, хрен его знает. 

Не… Из курса физики (то ли 10 класс, то ли 1 курс) электрический ток - это движение «дыр» в кристаллической решетке проводника, возникающих из-за ее возбуждения под напряжением. Условно говоря, миграция разрушающихся и восстанавливающихся «вершин» решетки. Если бы то было движение электронов, проводники бы деградировали.

Edited August 6, 2025 by Kudim

[Andreych]

Kudim сказал(а) 2 часа назад:

Не… Из курса физики (то ли 10 класс, то ли 1 курс) электрический ток - это движение «дыр» в кристаллической решетке проводника, возникающих из-за ее возбуждения под напряжением. Условно говоря, миграция разрушающихся и восстанавливающихся «вершин» решетки. Если бы то было движение электронов, проводники бы деградировали.

Там много оприделений, но все сходятся в том что

Электрический ток - это упорядоченное движение заряженных частиц, таких как электроны или ионы, в проводнике. Это движение происходит под действием электрического поля и создает электрический ток. 

[tao]

Khazar сказал(а) 15 часов назад:

 

 @Khazar, это прямо какой-то "тройничек" 

[посторонний в]

Гм.

Есть две книги Клайна - " Математика поиск истины " и " Математика потеря определённости ".

Если вкратце ( очень обидно для физиков), учёные не знают, почему оно так, они просто знают, что на основе некоторых математических моделей можно вычислить,  какой будет результат. И так уже лет двести-триста, со времён Ньютона и Гука.

[Kudim]

Andreych сказал(а) 3 часа назад:

Там много оприделений, но все сходятся в том что

Электрический ток - это упорядоченное движение заряженных частиц, таких как электроны или ионы, в проводнике. Это движение происходит под действием электрического поля и создает электрический ток. 

 

кажется, дырочная и электронная проводимость совокупно. В общем, не помню уже ))) Ток - он и есть ток. Что его понимать?? 

[priyatel45]

Kudim сказал(а) В 07.08.2025 в 16:41:

 

кажется, дырочная и электронная проводимость совокупно. В общем, не помню уже ))) Ток - он и есть ток. Что его понимать?? 

а ток без напряжения уже не ток. Т.е, нет тока без напряжения. И поля нет. Без разности потенциалов. В общем, без одного нет другого. Тока нет, если нет напряжения, и напряжения тоже не будет, если не будет самого потенциала. 

Очень показателен разряд молнии. Накопился потенциал, скажем, в облаке водяного тумана над землёй вследствие движения масс, относительно другого облака или земной поверхностью в миллион ампер. И возникла тем самым разница в потенциалах с соседним облаком, и тем самым создалось напряжение с полем. И как только появилась возможность, пробить расстояние, как только "лидер" проложил свой "путь", тут и произошёл оргазм меж облаками... и родилась молния..! 

 

бред, в обчем...

Edited August 8, 2025 by priyatel45
дополн.