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!

kak-vedut-sebya-atomy
Для понимания того, как происходит квантование энергетических...ДАЛЕЕ .....229
kak-izmeryayut-silu-zemletryasenij
Землетрясения и объединенные с ними явления исследует наука...ДАЛЕЕ .....658
byvayut-li-pchely-ubijtsy-i-gde-oni-vstrechayutsya
Внимание, внимание!  "Пчелы-убийцы уже распространяются по всей...ДАЛЕЕ .....1326
rus-rasprostranenie-khristianstva-i-ego-znachenie
   Вопрос о дипломатическом признании Русского...ДАЛЕЕ .....901
obshchie-zakonomernosti-godovogo-khoda-osadkov
Атмосферные осадки в сравнительно редких случаях...ДАЛЕЕ .....537
chto-takoe-feminizm-kogda-i-gde-eto-poyavilos
Понятие "феминизм" слышали все. Это слово в наше...ДАЛЕЕ .....1806
raspredelenie-oblachnosti
Благодаря облакам земля получает меньше солнечной энергии, но...ДАЛЕЕ .....527
normativnoe-tozhdestvo-sootnosheniya-yazyka-i-inidualnoj-rechi
Понятие нормативного тождества лежит, например, в основе...ДАЛЕЕ .....655
statuya-khrista-iskupitelya
Знаменитая статуя Христа-искупителя по праву считается одной из...ДАЛЕЕ .....1195
poklonenie-bogam-v-drevnej-gretsii
Для общения с богами необходимо было выполнять определенные...ДАЛЕЕ .....2094
proiskhozhdenie-chernigov
История Левобережной Украины неразрывно связанна с древнейшим...ДАЛЕЕ .....414
prozrachnyj-kompyuter
Сейчас в мире наблюдается высокий темп создания различных...ДАЛЕЕ .....909
Информационные технологии - понятие и применение в различных...ДАЛЕЕ .....1386
gazoobmen-za-schet-diffuzii-i-krovoobrashcheniya
Одноклеточные животные и другие мелкие организмы не имеют...ДАЛЕЕ .....451
arabskij-khalifat
В 7 в. н.э. на землях, которые ранее занимали первые...ДАЛЕЕ .....882
interesnye-fakty-o-krokodilakh
Самый большой крокодил -...ДАЛЕЕ .....1011
artileriya-pryamoj-navodkoj
Вся суть артиллерии в огневой мощи, но произнесите сегодня...ДАЛЕЕ .....719
koptskoe-iskusstvo
Коптское искусство – это искусство египтян 4-9 веков...ДАЛЕЕ .....644
realno-li-obshchenie-s-umershimi
Если верить СМИ, от 20 до 40 процентов людей уверены, что они...ДАЛЕЕ .....1687
grammaticheskaya-norma-russkogo-yazyka
Грамматическая норма тенденцию к живому взаимодействию с...ДАЛЕЕ .....974
Морская болезнь Вы едете в летний лагерь в жаркий день в...ДАЛЕЕ .....907
pochemu-lyudi-pyut
Люди, которые впервые пьют спиртное, воспринимают его как...ДАЛЕЕ .....817
igry-odna-iz-vazhnejshikh-funktsij-kompyutera
Какие функции в основном выполняет домашний компьютер?...ДАЛЕЕ .....493
bolezn-kozhnyj-lejshmanioz
Переносчиками кожного лейшманиоза являются москиты — Ph....ДАЛЕЕ .....795
vdvoe-bolshe-ili-nichego-eshche-bolshe-dvojnikov
Вернемся к рождественскому празднику. Отец семейства может...ДАЛЕЕ .....765
korichnevye-karliki
Если первоначальная масса звезды оказывается ниже 0,08...ДАЛЕЕ .....785
При этом частично используется кислород, привезённый с Земли,...ДАЛЕЕ .....878
voprosy-kultury-rechi
Элементами динамизма  характеризуется известное...ДАЛЕЕ .....649
vodorastvorimye-vitaminy
Способность витаминов растворяться либо в воде, либо в жирах...ДАЛЕЕ .....958
yazykovye-pravilnosti-i-yazykovye-oshibki
С конкретными условиями развития чешского литературного языка...ДАЛЕЕ .....741