Fizicienii au putut calcula de unde vine masa protonului. Bizareria care adaugă greutate particulei, la care Einstein a avut o contribuţie esenţială

Protonii sunt constituiţi din particule mai mici numite quarci, aşa că ar fi de aşteptat ca masele însumate ale acestora ar forma întreaga masă a particulei cu sarcină pozitivă. Totuşi, suma este prea mică faţă de masa totală a protonului. Calcule noi şi detaliate arată că doar 9% din întreaga greutate vine de la masa particulelor constitutive. Restul masei protonice vine de la efectele complicate care au loc în particulă, conform noului studiu publicat în Physical Review Letters.

Quarcii îşi au masa de la un proces care are legătură cu bosonul Higgs, o particulă elementară descoperită prima dată în 2012. Dar „,masele quarcilor sunt minuscule”, a precizat Keh-Fei Liu de la University of Kentucky din Lexington. Astfel, pentru protoni, explicaţia Higgs este insuficientă, scrie Science News.

• Universul invizibil dezvăluie noi indicii despre materia întunecată
• De ce ni se pare că luna decembrie „vine mai devreme” în fiecare an?

O mare parte din masa echivalentă a 938 milioane de electron volţi se datorează complexităţilor cromodinamicii cuantice (QCD), teoria care scoate în evidenţă interacţiunile dintre particulele din interiorul protonului. Realizarea calculelor pentru QCD este extrem de dificilă, astfel, pentru studierea teoretică a proprietăţilor protonilor, savanţii se bazează pe o metodă prin care spaţiul şi timpul este dispus pe o grilă pe care află quarcii.

„Este uimitor pentru că este un semn că am ajuns într-o nouă eră în care QCD poate fi folosită pentru a înţelege mai bine fizica nucleară”, a precizat André Walker-Loud de la Lawrence Berkeley National Laboratory in California, autor al studiului.

Alături de cele 9 procente ale masei quarcilor, 32% vine de la energia acestora (pentru că energia şi masa sunt două feţe ale aceleiaşi monede, conform ecuaţiei lui Einstein, E=mc^2). Alţi ocupanţi ai protonului, particule fără masă numite gluoni care ajută la păstrarea quarcilor grupaţi, contribuie cu alte 36 de procente la masa protonului prin energia lor.

Restul de 23% se datorează efectelor cuantice care apar atunci când quarcii şi gluonii interacţionează în moduri complicate în proton. 

Vă recomandăm să citiţi şi următoarele articole:

”Nodurile” nucleare pot dezlega misterele atomilor, cu ajutorul unei noi metode de calcul

Cea mai mare presiune din Univers a fost detectată în interiorul protonilor

Un pas important în ştiinţă! Fizicienii au doborât un record în măsurarea unei proprietăţi fundamentale a protonului

Fizicienii sunt perplecşi: protonii sunt mai mici decât ar trebui conform legilor fizicii