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:

Двойная система антител летучих мышей против опасных вирусов 17.09.2026

Летучие мыши давно занимают особое место в исследованиях инфекционных заболеваний. Эти животные способны быть естественными носителями вирусов, представляющих серьезную опасность для человека, однако сами зачастую избегают тяжелых последствий заражения. Такая необычная способность особенно интересна ученым, поскольку позволяет изучать механизмы, с помощью которых организм может одновременно сосуществовать с потенциально опасными патогенами и контролировать их воздействие. Исследователи из Тюлейнского университета, Стэнфорда и Центров по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) приблизились к объяснению этого феномена. По их данным, важную роль может играть необычная организация иммунной системы рукокрылых. У представителей семейства лиликовых (Vespertilionidae), насчитывающего более 500 видов и распространенного на всех континентах, кроме Антарктиды, специалисты обнаружили сразу две независимые генетические системы, участвующие в создании тяжелых цепей антител. Антитела пред ...>>

Экологичный ноутбук Acer Vero 16 с модульным корпусом 17.09.2026

Современный ноутбук постепенно перестает быть устройством, которое после нескольких лет эксплуатации проще заменить новым. Производители все чаще пытаются увеличить срок службы техники за счет переработанных материалов, ремонтопригодной конструкции и возможности модернизации отдельных компонентов. Новый Acer Vero 16 (V16-I71 / V16-I71T) стал одним из примеров такого подхода: при высокой производительности модель ориентирована не только на современные вычислительные задачи, но и на снижение экологической нагрузки на протяжении всего жизненного цикла устройства. В основе концепции Acer лежит расширенный принцип 4R, включающий Reduce - уменьшение использования ресурсов, Reuse - повторное применение, Recycle - переработку и Repairability - ремонтопригодность. Разработчики постарались реализовать эти четыре направления непосредственно в конструкции ноутбука. В частности, верхняя крышка и рабочая панель изготовлены из сплава, в котором сочетаются 50% переработанного и 50% низкоуглеродисто ...>>

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Иммунитет беременных реагирует на пол ребенка 14.02.2017 От женщин можно услышать, что во время беременности они чувствуют, кто у них внутри, мальчик или девочка. Это не выдумки: в некоторых медицинских исследованиях удалось показать, что известные и не очень приятные симптомы, сопутствующие беременности, могут быть сильнее или слабее в зависимости от пола будущего ребенка. Но в чем конкретная причина таких отличий? Аманда Митчелл (Amanda M. Mitchell) и ее коллеги из Университета штата Огайо предположили, что все дело в иммунитете. Плохое самочувствие часто начинается с воспаления, и вот исследователи решили проверить, как на протяжении беременности меняется воспалительный фон у восьмидесяти женщин. Иммунитет управляет воспалением с помощью сигнальных белков цитокинов, и если в организме появляется, например, бактериальная инфекция, иммунные клетки выделяют много цитокинов, чтобы скоординировать атаку против патогена. С другой стороны, если иммунитет "перегрет", если он на пустом месте, без каких-то серьезных причин поддерживает тлеющую воспалительную реакцию, то это можно узнать по фоновому уровню тех же самых цитокинов. Фоновый уровень воспалительных цитокинов в крови беременных от пола ребенка не зависел. Но все менялось при появлении бактерий: у женщин, беременных девочками, иммунные клетки реагировали на инфекцию сильнее, генерируя больше воспалительных молекулярных сигналов. Бактерии в наш организм проникают постоянно, и иммунитет их атаки успешно отражает, не давая развиться полноценной инфекционной болезни. Однако иммунный ответ должен быть соразмерен угрозе, и вот именно из-за чрезмерного усердия иммунитета беременные могут сильнее уставать, сильнее страдать от разных болей, кроме того, у них могут обостряться симптомы хронических заболеваний, вроде астмы, связанных с повышенной иммунной активностью. Наконец, не стоит забывать, что агрессивная иммунная система матери способна навредить самому ребенку. Почему иммунитет становится таким активным «в присутствии девочек», пока не вполне ясно; возможно, виной тому специфические изменения в гормональном фоне, которые происходят именно при вынашивании ребенка женского пола. Но, как бы то ни было, и самим беременным, и врачам, у которых они наблюдаются, необходимо учитывать такие особенности поведения иммунной системы и своевременно предпринимать какие-то иммуноуспокаивающие меры.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026