โปรตอนมีสามส่วนสองควาร์กขึ้นและควาร์กลงหนึ่งอัน…และกลูออนที่ควาร์กทั้งสามแลกเปลี่ยนซึ่งเป็นวิธีที่พลังอันแข็งแกร่ง (นิวเคลียร์) ทำงานเพื่อป้องกันไม่ให้พวกมันออกมา
โลกของโปรตอนเป็นหนึ่งในควอนตัมทั้งหมดดังนั้นมันจึงถูกอธิบายอย่างสมบูรณ์โดยเพียงแค่ไม่กี่ตัวที่แสดงถึงการหมุน (คำศัพท์ทางเทคนิคไม่ต้องสับสนกับคำภาษาอังกฤษในชีวิตประจำวันการหมุนของโปรตอนคือ 1/2) ค่าใช้จ่าย (+1 e หรือ 1.602176487 (40) × 10-19 C), isospin (ยัง 1/2), และ parity (+1) คุณสมบัติเหล่านี้ได้มาโดยตรงจากชิ้นส่วนโปรตอนสามควาร์ก ตัวอย่างเช่นควาร์กขึ้นมีค่าไฟฟ้า +2/3 e และลดลง -1/3 e ซึ่งรวมกับ +1 e อีกตัวอย่างหนึ่งการชาร์จสี: โปรตอนมีประจุเป็นศูนย์ แต่แต่ละควาร์กที่ประกอบไปด้วยสามควาร์กมีประจุที่ไม่เป็นศูนย์ - สีหนึ่งคือ 'สีน้ำเงิน', หนึ่ง 'สีแดง' และหนึ่ง 'สีเขียว' - ซึ่งรวมกัน 'ถึงศูนย์ (แน่นอนว่าการชาร์จสีไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับสีที่คุณและฉันเห็นด้วยตาของเรา!)
Murray Gell-Mann และ George Zweig ขึ้นมาอย่างอิสระด้วยความคิดที่ว่าชิ้นส่วนของโปรตอนนั้นเป็นควาร์กในปี 1964 (แม้ว่าจะไม่ได้จนกว่าหลายปีต่อมาหลักฐานที่ดีสำหรับการมีอยู่ของชิ้นส่วนนั้น) หลังจากนั้น Gell-Mann ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์สำหรับเรื่องนี้และงานอื่น ๆ เกี่ยวกับอนุภาคพื้นฐาน (Zweig ยังไม่ได้รับรางวัลโนเบล)
ทฤษฎีควอนตัมซึ่งอธิบายการทำงานร่วมกันอย่างแรง (หรือแรงนิวเคลียร์) คือควอนตัมโครเมียม, QCD สำหรับสั้น ๆ (ตั้งชื่อตามส่วนหนึ่งของ 'ควาร์ก' ควาร์ก) และสิ่งนี้อธิบายได้ว่าทำไมโปรตอนมีมวล คุณจะเห็นว่ามวลของควาร์กอัพนั้นประมาณ 2.4 MeV (โวลต์เมกะอิเล็กตรอนนักฟิสิกส์อนุภาคทำการวัดมวลใน MeV / c2) และ down ของประมาณ 4.8 MeV โปรตอนควรมีมวลประมาณ 9.6 MeV (= 2 x 2.4 + 4.8) ใช่ไหม? แต่ที่จริงแล้วเป็น 938 MeV! QCD อธิบายถึงความแตกต่างอย่างมหาศาลนี้โดยพลังงานของเครื่องดูดฝุ่น QCD ภายในโปรตอน โดยพื้นฐานแล้วพลังงานของการปฏิสัมพันธ์อย่างไม่มีที่สิ้นสุดของควาร์กและกลูออน
อ่านเพิ่มเติม: ฟิสิกส์ของ RHIC (Lab แห่งชาติ Brookhaven) โปรตอนและนิวตรอนเป็นอย่างไรในนิวเคลียสกันและมีโปรตอนและนิวตรอนเป็นพื้นฐาน? (การผจญภัยของอนุภาค) เป็นสถานที่ที่ดีสามแห่ง!
บทความเกี่ยวกับนิตยสาร Space บางส่วนที่เกี่ยวข้องกับชิ้นส่วนของโปรตอน ได้แก่ : เครื่องตรวจจับรอบชิงชนะเลิศที่ Hadron Collider ขนาดใหญ่ร้านค้าดิดิเดียมที่ซ่อนอยู่ถูกค้นพบในทางช้างเผือกและการศึกษาใหม่พบว่าพลังพื้นฐานไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา
นักดาราศาสตร์สองตอนที่คุณไม่อยากพลาดในส่วนของโปรตอน: กองกำลังนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่งและอ่อนแอและ Inside the Atom
แหล่งที่มา:
Chem4Kids
วิกิพีเดีย
