Впервые создана подробная карта внутренних сил протона

Международной команде учёных впервые удалось создать подробную карту сил, действующих внутри протона, и показать, как кварки — мельчайшие составляющие материи — реагируют при взаимодействии с высокоэнергетическими фотонами.

«Мы применили мощный метод вычислений, известный как решёточная квантовая хромодинамика, чтобы отобразить силы внутри протона», — пояснил доцент Росс Янг, занимающий позицию заместителя заведующего кафедрой по учебной работе в Школе физики, химии и наук о Земле. Как он отметил, методология разбивает пространство и время на мельчайшую сетку, что позволяет моделировать, как изменяется сильное взаимодействие — основная сила, удерживающая кварки в протонах и нейтронах — в различных участках протона.

Основные расчёты выполнил аспирант Университета Аделаиды Джошуа Кроуфорд совместно с международными коллегами. Кроуфорд отметил: «Наши исследования показывают, что даже на столь микроскопическом уровне силы огромны — они достигают значений до полумиллиона ньютонов в пространстве, существенно меньшем, чем атомное ядро».

Созданные карты сил открывают новый подход к пониманию сложной внутренней динамики протона, что способствует объяснению его поведения в условиях высокоэнергетических столкновений, например, в экспериментах на Большом адронном коллайдере (БАК). Этот коллайдер, возведённый Европейской организацией ядерных исследований (ЦЕРН) при участии более 10 000 учёных из сотен университетов и лабораторий свыше 100 стран, является самым крупным и мощным ускорителем частиц в мире.

Итоги исследования могут иметь практическое применение в области протонной терапии — методики лечения опухолей, которая применяет высокоэнергетические протоны для прицельного воздействия на раковые клетки с минимальным повреждением окружающих тканей. Визуализация невидимых сил внутри протона впервые объединяет теоретические и экспериментальные данные, открывая новые горизонты для научных и медицинских достижений.

Источник: iXBT