ความประทับใจของศิลปินเกี่ยวกับควาร์กที่มีปฏิสัมพันธ์เพื่อสร้างโปรตอน
เครดิตรูปภาพ: Mahir Kart/Shutterstock.com
โปรตอนนั่งอยู่ในนิวเคลียสของอะตอมทั้งหมด แต่พวกมันไม่ใช่อนุภาคพื้นฐาน: พวกมันทำจากควาร์กสามแห่งที่จัดขึ้นโดย- ความแข็งแรงของปฏิสัมพันธ์นี้รุนแรงกว่าแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและรุนแรงกว่าแรงโน้มถ่วงระหว่างอนุภาค การศึกษาใหม่ได้แมปความเข้มนี้เผยให้เห็นว่ากองกำลังเหล่านี้แข็งแกร่งเพียงใด-กองกำลังภายในโปรตอนสามารถเข้าถึงนิวตันได้ถึง 500,000 นิวตัน (กำลัง 112,400 ปอนด์)
นี่คือประมาณ 4 เปอร์เซ็นต์ของแรงขับของกระสวยอวกาศหรือแรงที่ได้รับจากเข็มขัดนิรภัยหากคุณต้องชนกำแพงที่ 100 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (61 ไมล์ต่อชั่วโมง) เนื่องจากน้ำหนักยังเป็นแรงปฏิสัมพันธ์นั้นเทียบเท่ากับน้ำหนัก 10 ช้าง, กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล 5 ตัว (5 โรงเรียนสำหรับเด็กที่ใกล้เคียงกับบ้าน) หรือ 4 Big Bens - ระฆังมากกว่าหอนาฬิกาทั้งหมด นี่เป็นพลังที่เหลือเชื่อในระดับเล็ก ๆ
"การค้นพบของเราเปิดเผยว่าแม้ในระดับจิ๋วเหล่านี้กองกำลังที่เกี่ยวข้องมีขนาดใหญ่มากถึงครึ่งล้านนิวตันซึ่งเทียบเท่ากับช้างประมาณ 10 ตัวถูกบีบอัดภายในอวกาศที่เล็กกว่านิวเคลียสอะตอม ครอว์ฟอร์ดจากมหาวิทยาลัยแอดิเลดกล่าวในกคำแถลง-
"แผนที่แรงเหล่านี้เป็นวิธีใหม่ในการทำความเข้าใจพลวัตภายในที่ซับซ้อนของโปรตอนช่วยอธิบายว่าทำไมมันถึงทำงานเหมือนในการชนกันของพลังงานสูงเช่นที่อยู่ใน Collider Hadron ขนาดใหญ่และในการทดลองตรวจสอบโครงสร้างพื้นฐานของ วัตถุ."
ปฏิสัมพันธ์ระหว่างควาร์กภายในโปรตอนและควาร์กของโปรตอนและนิวตรอนอื่น ๆ ในนิวเคลียสอะตอมนั้นยากที่จะเป็นแบบจำลองอย่างสมบูรณ์ เพื่อนำความชัดเจนมาสู่ปัญหาทีมต้องใช้เทคนิคที่ซับซ้อน
“ เราได้ใช้เทคนิคการคำนวณที่ทรงพลังที่เรียกว่า Lattice Quantum Chromodynamics เพื่อทำแผนที่กองกำลังที่ทำหน้าที่ภายในโปรตอน” ศาสตราจารย์ผู้ร่วมเขียน Ross Ross ยังกล่าวเสริมที่มหาวิทยาลัยแอดิเลด
"วิธีการนี้แบ่งพื้นที่และเวลาลงในกริดที่ดีทำให้เราสามารถจำลองได้ว่ากำลังที่แข็งแกร่ง - การปฏิสัมพันธ์พื้นฐานที่ผูกควาร์กเข้ากับโปรตอนและนิวตรอนได้อย่างไรในภูมิภาคต่าง ๆ ภายในโปรตอน"
ความสนใจในการทำความเข้าใจโครงสร้างภายในของโปรตอนนั้นเป็นทฤษฎีอย่างแน่นอนเนื่องจากการทำงานปฏิสัมพันธ์เหล่านั้นเปิดหน้าต่างไปสู่การทดลองกับการชนกันของอนุภาค ถึงกระนั้นก็มีแอพพลิเคชั่นที่น่าสนใจบางอย่างเนื่องจากโปรตอนคานพบการใช้งานจริง
“ ในขณะที่นักวิจัยยังคงคลี่คลายโครงสร้างภายในของโปรตอนต่อไปความเข้าใจที่ยิ่งใหญ่กว่าอาจช่วยปรับแต่งวิธีที่เราใช้โปรตอนในเทคโนโลยีที่ทันสมัย” Young กล่าว "ตัวอย่างหนึ่งที่โดดเด่นคือการรักษาด้วยโปรตอนซึ่งใช้โปรตอนพลังงานสูงเพื่อกำหนดเป้าหมายเนื้องอกอย่างแม่นยำในขณะที่ลดความเสียหายให้กับเนื้อเยื่อโดยรอบ
"เช่นเดียวกับการพัฒนาต้นในการทำความเข้าใจแสงปูทางสำหรับเลเซอร์และการถ่ายภาพสมัยใหม่การพัฒนาความรู้ของเราเกี่ยวกับโครงสร้างโปรตอนสามารถกำหนดรูปแบบการใช้งานรุ่นต่อไปในวิทยาศาสตร์และการแพทย์"
กระดาษถูกตีพิมพ์ในวารสารจดหมายทบทวนทางกายภาพ-
