До сих пор не удавалось объединить разные описания атомного ядра, но теперь эта проблема решена. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов, которые существуют благодаря взаимодействию кварков, связанных глюонами. Теперь физикам впервые удалось воспроизвести все свойства ядра атома с помощью протонов и нейтронов, а также кварков и глюонов. Таким образом они создали полную картину атомного ядра.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, пишет IFLScience.

В начале 20 века физики считали, что атомы состоят из протонов и электронов. Но затем понимание атомов изменилось с открытием нейтронов в 1932 году. Вскоре после этого ученые выдвинули теорию, что протоны и нейтроны содержат более мелкие частицы, известные как кварки и глюоны, которые можно увидеть в экспериментах с более высокими энергиями.

В 1968 году впервые были обнаружены кварки, а в 1979 году – глюоны. Эти крошечные элементарные частицы были обнаружены в ускорителях частиц с помощью электронов и позитронов. С тех пор ученые выяснили, что существует 6 разновидностей кварков и 8 разновидностей глюонов.

Но есть небольшая проблема, которая заключается в том, что два описания ядра атома не слишком хорошо сочетаются друг с другом. Физики получают знания ядрах атомов в основном путем бомбардировки их более мелкими частицами, такими как электроны. При столкновениях с электронами с низкой энергией ядро ​​атома ведет себя так, как будто оно состоит из нуклонов, то есть протонов и нейтронов, но при высоких энергиях можно увидеть внутри ядер атомов партоны, то есть кварки и глюоны. Теперь же ученым удалось объединить два параллельных описания ядра атома, которые существовали отдельно друг от друга.

Физики проанализировали данные экспериментов, в том числе проведенных на Большом адронном коллайдере. Анализ был сосредоточен на сильно взаимодействующих парах нуклонов (протон-нейтрон, протон-протон и нейтрон-нейтрон). Физики заявили, что им удалось извлечь информацию о структуре более мелких компонентов, то есть кварках и глюонах, из экспериментов с партонами, которые имели недостаточно высокую энергию, чтобы увидеть эту подструктуру.

Одни из преимуществ результатов исследования является то, что он физики получили лучшее описание данных экспериментов, чем предлагают традиционные методы для описания структуры ядра атома.

Используя наблюдения за партонами физикам впервые удалось воспроизвести поведение ядра атома, которое до сих пор объяснялось только с помощью нуклонов. Результаты исследования дают возможность лучше понять структуру ядра атомов.