يتكون البروتون من ثلاثة أجزاء ، اثنان من الكواركات العلوية وواحد من الكواركات السفلية ... والغلوونات التي تتبادلها هذه الكواركات الثلاثة ، وهذه هي الطريقة التي تعمل بها القوة (النووية) القوية لمنعها من الخروج.
عالم البروتون هو عالم كمي تمامًا ، ولذا فهو موصوف بالكامل من خلال عدد قليل من الأرقام ، التي تميز دورانه (مصطلح تقني ، لا ينبغي الخلط بينه وبين الكلمة الإنجليزية اليومية ؛ دوران البروتون هو 1/2) ، كهربائي الشحن (+1 e ، أو 1.602176487 (40) × 10-19C) و isospin (أيضًا 1/2) و التكافؤ (+1). هذه الخصائص مشتقة مباشرة من خصائص أجزاء البروتون ، الكواركات الثلاثة ؛ على سبيل المثال ، للكوارك العلوي شحنة كهربائية مقدارها +2/3 e ، والشحنة السفلية -1/3 e ، والتي مجموعها +1 e. مثال آخر ، شحنة اللون: للبروتون شحنة لونية تساوي صفرًا ، لكن كل مكون من الكواركات الثلاثة المكونة له له شحنة لونية غير صفرية - إحداها 'أزرق' ، وواحدة 'حمراء' ، وواحدة 'خضراء' - والتي 'مجموعها' إلى الصفر (بالطبع ، ليس لشحنة اللون أي علاقة على الإطلاق بالألوان التي نراها أنت وأعيننا!).
توصل موراي جيل مان وجورج زويج بشكل مستقل إلى فكرة أن أجزاء البروتون هي كواركات ، في عام 1964 (على الرغم من أنه لم يتم الحصول على أدلة جيدة لوجود مثل هذه الأجزاء إلا بعد عدة سنوات). حصل جيل مان لاحقًا على جائزة نوبل للفيزياء لهذا العمل ، وأعمالًا أخرى على الجسيمات الأساسية (لم يحصل زفايج بعد على جائزة نوبل).
نظرية الكم التي تصف التفاعل القوي (أو القوة النووية القوية) هي الديناميكا اللونية الكمومية ، QCD للاختصار (سميت جزئيًا باسم 'ألوان' الكواركات) ، وهذا يفسر سبب امتلاك البروتون للكتلة التي يمتلكها. كما ترى ، تبلغ كتلة الكوارك العلوي حوالي 2.4 ميغا إلكترون فولت ؛ يقيس علماء فيزياء الجسيمات الكتلة في MeV / c2) ، والأسفل حوالي 4.8 ميغا إلكترون فولت. الغلونات ، مثل الفوتونات ، عديمة الكتلة ، لذا يجب أن يكون للبروتون كتلة حوالي 9.6 ميغا إلكترون فولت (= 2 × 2.4 + 4.8) ، أليس كذلك؟ لكنها ، في الواقع ، 938 MeV! يفسر QCD هذا الاختلاف الهائل بواسطة طاقة فراغ QCD داخل البروتون ؛ في الأساس ، الطاقة الذاتية للتفاعلات المستمرة للكواركات والجلوونات.
قراءة متعمقة: فيزياء RHIC (مختبر بروكهافن الوطني) ، كيف يتم تجميع البروتونات والنيوترونات معًا في النواة؟ ، و هل البروتونات والنيوترونات أساسية؟ (مغامرة الجسيمات) ثلاثة أماكن جيدة للذهاب!
بعض مقالات الكون اليوم ذات الصلة بأجزاء البروتون هي: الكاشف النهائي في مكانه في مصادم هادرون الكبير و اكتشاف مخازن الديوتيريوم المخفية في مجرة درب التبانة ، و دراسة جديدة تكتشف أن القوة الأساسية لم تتغير بمرور الوقت .
لا تريد تفويت حلقتين من Astronomy Cast ، على أجزاء من البروتون: القوى النووية القوية والضعيفة ، و داخل الذرة .
مصادر:
كيم فور كيدز
ويكيبيديا