Масса протона разгадана

28.11.2018

Протоны состоят из еще меньших частиц, называемых кварками, поэтому можно ожидать, что простое сложение масс кварков должно давать массу протона. Однако их сумма слишком мала, чтобы объяснить массу протона. И новые, детальные расчеты показывают, что только 9 процентов энергии протона приходится на массу составляющих кварков. Остальная масса протона происходит из сложных процессов, происходящих внутри частицы.

Кварки получают свои массы в результате процесса, связанного с бозоном Хиггса - элементарной частицей, впервые обнаруженной в 2012 году. Но "массы кварков крошечные", - говорит соавтор исследования и физик-теоретик Кех-Фей Лю из Университета Кентукки в Лексингтоне. Поэтому они имеют не слишком важное значение для объяснения массы протона.

Вместо этого большая часть массы протона обусловлена ??сложностями квантовой хромодинамики (КХД), которая объясняет вспенивание частиц в протоне. Выполнение расчетов с КХД чрезвычайно сложно, поэтому чтобы теоретически изучать свойства протона, ученые полагаются на метод, называемый решетчатой КХД, в котором пространство и время разбиваются на участки, на которых находятся кварки.

Используя эту технику, физики ранее рассчитали массу протона, но до сих пор не могли объяснить, почему она такова. Теоретик-физик Андре Уокер-Лоуд из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Калифорнии заявил, что исследователи попали "в новую эру", в которой решетчатая КХД может использоваться для лучшего понимания ядерной физики.

Лю и его коллеги обнаружили, что в дополнение к 9 процентам массы протона, которая поступает из кварков, 32 процента исходит из энергии кварков, летающих внутри протона (если вспомнить известное уравнение Эйнштейна E = mc2, то понятно, что энергия и масса - две стороны одной и той же монеты). Другие составляющие протона - безмассовые частицы, называемые глюонами, которые помогают удерживать кварки вместе, вносят еще 36 процентов массы через свою энергию.

Оставшиеся 23 процента приходят из-за квантовых эффектов, которые возникают, когда кварки и глюоны сложным образом взаимодействуют в протоне. Эти взаимодействия заставляют КХД игнорировать принцип, называемый масштабной инвариантностью. В масштабных инвариантных теориях растяжение или сжатие пространства и времени не имеет никакого отношения к результатам теории. Массивные частицы обеспечивают теорию масштабом, поэтому, когда КХД бросает вызов масштабной инвариантности, протоны также набирают массу.

<< Назад: Подсчитан суммарный объем света, выделенный Вселенной 29.11.2018

>> Вперед: Любители кофе и чая различаются генами 28.11.2018

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Оптические системы сортировки и AI для черники и фруктов 14.02.2026

Каждый год потребители ожидают увидеть на прилавках свежие, ровные по размеру и цвету ягоды черники без признаков порчи или обезвоживания, при этом производители стремятся минимизировать потери и сохранить естественную привлекательность продукта. В эпоху растущих требований к качеству и дефицита квалифицированной рабочей силы традиционные методы сортировки фруктов уже не всегда справляются с задачей. Именно поэтому компании активно внедряют оптические сканеры в сочетании с искусственным интеллектом, способные анализировать ягоды с невероятной точностью и скоростью, сохраняя при этом их товарный вид. На выставке Fruit Logistica 2026 в Берлине компания Tomra Food презентовала свои последние достижения в области постуборочной обработки. Центральное место на стенде занимает совершенно новая оптическая сортировочная система, специально разработанная для свежей черники и предназначенная для использования непосредственно в упаковочных цехах. Эта машина охватывает весь путь ягод - от загруз ...>>

Монитор ROG Swift OLED PG32UCDM Gen 3 13.02.2026

Для многих поклонников компьютерных игр выбор монитора - это всегда поиск идеального баланса между потрясающей картинкой, молниеносной скоростью отклика и надежностью в длительных игровых сессиях. Технология QD-OLED уже несколько лет задает высокую планку качества изображения, предлагая глубокий черный цвет, яркие краски и практически мгновенную реакцию пикселей. Однако даже у самых продвинутых панелей оставались слабые места: уязвимость к царапинам, цветовые искажения под определенными углами и заметное отражение в освещенных помещениях. Компания ASUS решила серьезно улучшить ситуацию и представила третье поколение своего популярного 32-дюймового флагмана - ROG Swift OLED PG32UCDM Gen 3. В основе новинки лежит современная 32-дюймовая QD-OLED панель с разрешением 4K (3840 x 2160 пикселей), которая обеспечивает невероятную детализацию и точность цветопередачи. Частота обновления достигает 240 Гц, что делает картинку исключительно плавной даже в самых динамичных сценах шутеров или ...>>

Случайная новость из Архива Сверхэкзотическая электронная жидкость 14.02.2019 Бомбардируя сверхтонкий "бутерброд" из полупроводниковых материалов мощными, но короткими импульсами лазерного света, ученые-физики из Калифорнийского университета получили каплю квантовой "электронной жидкости", обладающей рядом уникальных свойств. Но самым примечательным в этом деле является то, что образец этой электронной жидкости был впервые получен при комнатной температуре. Данное достижение открывает новый путь к разработке высокоэффективных устройств, использующих электромагнитное излучение терагерцового диапазона, лежащее между инфракрасным светом и микроволновым излучением. Более того, электронная жидкость может быть использована в фундаментальных физических исследованиях, проводимых на бесконечно малом масштабном уровне, и это, в свою очередь, позволит создать так называемые квантовые метаматериалы, структура которых упорядочена до уровня единственных атомов. В своем эксперименте физики использовали тончайший слой дителлурида молибдена (полупроводниковый материал), зажатый меж двумя слоями графена. Толщина этого "бутерброда" была очень мала и не превышала толщины молекулы цепочки ДНК. В ходе эксперимента на поверхность материала подавались импульсы лазерного света, длительность которых исчислялась квадриллионными долями секунды. В обычных полупроводниковых материалах такое воздействие лазерного света приводит к появлению свободных электронов и положительно заряженных электронных дырок, движущихся в объеме материала, который условно можно рассматривать как газообразную среду. В начале эксперимента все происходило точно так же, согласно канонам классической физики. Но, после увеличения заключенной в импульсе лазерного света энергии выше определенного порога, ученые заметили формирование в материале экзотического объекта, который можно описать не очень понятным термином "аномальное фототоковое кольцо" (anomalous photocurrent ring). Уникальные оптоэлектронные свойства капелек электронной жидкости, по мнению ученых, позволят использовать ее при создании новейших оптических и электронных устройств, обладающих выдающимися характеристиками и высочайшей эффективностью. "На настоящий момент нам известно очень мало о свойствах таких электронных жидкостей, которые получались раньше только при температурах, ниже температуры в открытом космическом пространстве" - пишут ученые, - "Во время дальнейших исследований мы займемся изучением свойств этих жидких экзотов и определением их характеристик, таких, как силы поверхностного натяжения". Помимо исследований самой электронной жидкости, ученые планируют при ее помощи исследовать некоторые из фундаментальных физических явлений. К примеру, охлаждение капли электронной жидкости до сверхнизких температур может превратить ее в квантовую электронную жидкость со столь экзотическими физическими свойствами, что ее можно будет рассматривать, как абсолютно новое состояние материи.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026