Быстрый поиск

Структура протона

Обычно их называют «элементарными» частицами, однако это название, очевидно, не отражает их сущности, если понимать «элементарные» как лишенные составных частей, т. е. своего рода «вещи в себе». То, что протон обладает внутренней структурой, можно установить несколькими способами. Возможно, наиболее прямой из них представляет собой аналог опыта Резерфорда по рассеянию быстрых ионов веществом, позволившего выявить внутреннюю (ядерную) структуру атома и совершенно недвусмысленно показавшего наличие внутри атомов маленьких твердых «сердцевин». Когда протоны сталкиваются друг с другом при очень высоких энергиях, у них обнаруживается тенденция к испусканию мезонов; именно это и следовало ожидать, так как протоны связываются друг с другом посредством испускания и поглощения мезонов. Допустим, протоны представляют собой просто какие-то «кусочки» материи, имеющие протяженность, но лишенные внутренней структуры. Тогда точно так же, как в опыте Резерфорда по рассеянию ионов на малые углы (происходящему с высокой вероятностью), мы можем наблюдать обильное испускание мезонов под малыми углами относительно прямой, вдоль которой происходит столкновение протонов. Такое испускание соответствует сравнительно слабому взаимному «подталкиванию» протонов, и, казалось бы, мы можем с уверенностью экстраполировать этот результат и на случай испускания мезонов на большие утлы рассеяния. Точнее говоря, мы хотели бы экстраполировать испускание мезонов при малой передаче поперечного импульса между сталкивающимися частицами на случай большой передачи поперечного импульса.

 

Если мы поступим так, то нас ждет такой же удар, какой в свое время пришлось испытать Резерфорду: при большой передаче поперечного импульса мезонов рождается на много порядков больше, чем можно было ожидать на основании экстраполяции результатов испускания мезонов при малой передаче поперечного импульса. Тогда с той же уверенностью, с какой мы судим о наличии в атоме крошечных твердых сердцевин, мы можем сказать, что подобные частицы существуют и внутри протонов, приводя к столь неожиданно обильному испусканию мезонов при большой передаче поперечного импульса. Предполагается, что не только протоны и нейтроны, но и все адроны обладают внутренней структурой и состоят из частиц, значительно меньших по размерам, чем сами адроны.

 

 

Наилучшие оценки размеров этих частиц получают при помощи бомбардировки протонов высокоэнергетическими нейтрино — точечными частицами, которые взаимодействуют только посредством слабой силы. Примем пока, что слабое взаимодействие между нейтрино и любой из частиц, составляющих адроны, имеет практически нулевой радиус. Тогда по причинам, которые находят свое объяснение в квантовой механике, вероятность того, что при столкновении с нейтрино протон испустит другую частицу (например, какого-либо вида лептон), прямо пропорциональна энергии нейтрино — при условии, что составляющие протон частицы можно рассматривать как точечные. Если же частицы, составляющие внутреннюю структуру протона (с которыми взаимодействует нейтрино), сами обладают конечными размерами, указанная прямая пропорциональность нарушается, значение энергии нейтрино, при котором происходит это нарушение, и есть мера, используемая для оценки размеров частиц, составляющих протон. До настоящего времени в экспериментах с нейтрино, энергии которых достигают 100 ГэВ, указанная пропорциональность наблюдается с достаточной степенью надежности. Поэтому можно утверждать, что, во-первых, протон состоит из частиц с размерами, не превышающими 10~15 см, во-вторых, любой (конечный) радиус действия слабой силы также не превышает этой величины.

 

Напомним, что теория предсказывает значение радиуса действия электрослабого взаимодействия около 10-16 см.  Поскольку сам протон имеет в поперечнике около 10~13 см, то столь малые размеры составляющих протон частиц означают, что сам протон (а также и нейтрон), подобно атому, в основном пуст. Эти замечательные эксперименты с нейтрино описаны Дональдом Перкинсом. Они позволяют оценить и число маленьких частичек, составляющих протон: оно равно 3 (или около того).

 

Рекомендуем почитать!

tsarstvovanie-v-rossii-vasiliya-iii
Восхождение Василия на престол было нелегким. Он был...ДАЛЕЕ .....1049
chto-my-ponimaem-pod-slovom-vozdukh
 Кислород. Воздушная среда, окружающая Землю, называется...ДАЛЕЕ .....903
axbo-umnyj-budilnik
Право, техника все больше "въедается" в нашу жизнь....ДАЛЕЕ .....546
dtv-shredder-segvej-na-gusenitsakh
Новинки техники постоянно удивляют нас, порой трудно уследить...ДАЛЕЕ .....567
3-d-model-molekuly-belka
Учёные Института Битсона по исследованию рака применили метод...ДАЛЕЕ .....1172
Август III Саксонец, прозванный Толстым, не снискал симпатий...ДАЛЕЕ .....954
knyaz-vladimir
Годы правления 980-1014    Князь Владимир...ДАЛЕЕ .....861
kto-i-kogda-izobrel-kolyuchuyu-provoloku
История изобретения колючей проволоки. Интересно, что колючая...ДАЛЕЕ .....1400
bukhta-khalong-vetnam-tonkinskij-zaliv-yuzhno-kitajskogo-morya
 Бухта Халонг – это настоящее чудо природы, да к тому же, самое...ДАЛЕЕ .....1249
kak-v-drevnie-vremena-delali-abort
Как прерывали беременность в древности  Первые письменные...ДАЛЕЕ .....240
chto-takoe-atmosfera
Океан воздуха - атмосфера. Солнечные лучи, падая на Землю,...ДАЛЕЕ .....1117
sposobno-li-chelovecheskoe-telo-ostavatsya-netlennym
Нетленные тела – явление столь уникальное, что в истории...ДАЛЕЕ .....777
kto-i-kogda-pridumal-limonad
Лимонадная история!    Энергичный,...ДАЛЕЕ .....1201
tsarstvo-vody-portugalskij-korablik-langusty-tsianeya
В море живут не только рыбы. «Португальский кораблик» - это не...ДАЛЕЕ .....1031
russkij-stilisticheskij-slovar
В виде дополнения к данному изданию предполагается потом...ДАЛЕЕ .....700
darit-tsvety
Что означает число цветов и цветков в...ДАЛЕЕ .....301
yadovitaya-gadyuka-kto-ona
Познавательная статья о гадюке.   Гадюка – это...ДАЛЕЕ .....796
voda-neobychnoe-veshchestvo
Вода - самое удивительное вещество на Земле. Существовала на...ДАЛЕЕ .....381
chto-takoe-zooparki-kogda-oni-poyavilis
Зоопарк – это интересно   Зоопарки - это места,...ДАЛЕЕ .....1072
kak-delayut-plavlenyj-syr
Концерн Valio состоит из материнской компании Valio Oy (она...ДАЛЕЕ .....782
rus-rasprostranenie-khristianstva-i-ego-znachenie
   Вопрос о дипломатическом признании Русского...ДАЛЕЕ .....833
rastut-li-sejchas-na-zemle-doistoricheskie-derevya
Древняя культура Гинкго   Современное -...ДАЛЕЕ .....1090
fitness
 Фитнесс  Фитнес — это здоровый образ жизни и...ДАЛЕЕ .....769
pravda-li-chto-uglozuby-ottayali-iz-vechnoj-merzloty
Углозуб, это что за животное? Каким бы жарким ни было лето на...ДАЛЕЕ .....1036
proezd-vagonov-po-odnoj-vetke-odin-nad-drugim
Защитный железнодорожный вагон    В рамках...ДАЛЕЕ .....833
kak-plesen-smogla-pomoch-cheloveku-v-borbe-s-mikrobami-antibiotiki
Мы живем среди микроорганизмов с которыми человечество...ДАЛЕЕ .....862
elektricheskie-organy-ryb
Представители нескольких семейств рыб обладают электрическими...ДАЛЕЕ .....362
derevyannyj-neboskreb
Считается, что в наше время только для дачных домиков дерево...ДАЛЕЕ .....769