ความคิดของศิลปินเกี่ยวกับโปรตอนซึ่งแต่ละอันมีควาร์กขึ้นและลงชนกัน เว็บสล็อตแตกง่าย (เครดิตภาพ: MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images)
โปรตอนอาจมี “เสน่ห์” มากกว่าที่เราคิดการวิจัยใหม่แนะนํา โปรตอนเป็นหนึ่งในอนุภาคย่อยอะตอมที่ประกอบขึ้นเป็นนิวเคลียสของอะตอม มีขนาดเล็กพอ ๆ กับโปรตอนพวกมันประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานที่ละเอียดกว่าที่เรียกว่าควาร์กซึ่งมาใน “รสชาติ” หรือประเภทที่หลากหลาย: ขึ้นลงแปลก ๆ เสน่ห์ด้านล่างและด้านบน โดยปกติแล้วโปรตอนจะคิดว่าทําจากควาร์กขึ้นสองอันและควาร์กลงหนึ่งตัว
แต่การศึกษาใหม่พบว่ามันซับซ้อนกว่านั้น โปรตอนยังสามารถมีควาร์กที่มีเสน่ห์ซึ่งเป็นอนุภาคมูลฐานที่มี
มวล 1.5 เท่าของโปรตอนเอง ยิ่งแปลกประหลาดเมื่อโปรตอนมีควาร์กเสน่ห์อนุภาคหนักยังคงบรรทุกมวลของโปรตอนได้เพียงครึ่งเดียว การค้นพบทั้งหมดลงมาที่โลกความน่าจะเป็นของฟิสิกส์ควอนตัม แม้ว่าควาร์กเสน่ห์จะหนัก แต่โอกาสที่มันจะโผล่ขึ้นมาในโปรตอนนั้นค่อนข้างเล็กดังนั้นมวลสูงและโอกาสเล็ก ๆ จึงยกเลิกซึ่งกันและกัน ใส่อีกวิธีหนึ่งมวลเต็มของควาร์กเสน่ห์ไม่ได้รับเอาขึ้นโดยโปรตอนแม้ว่าควาร์กเสน่ห์จะมีข่าววิทยาศาสตร์รายงาน
แม้ว่าโปรตอนจะเป็นพื้นฐานของโครงสร้างของอะตอมซึ่งประกอบขึ้นเป็นสสารทั้งหมด แต่ก็มีความซับซ้อนมากเช่นกัน นักฟิสิกส์ไม่ทราบโครงสร้างพื้นฐานของโปรตอนจริงๆ ฟิสิกส์ควอนตัมถือได้ว่านอกเหนือจากควาร์กขึ้นและลงที่รู้จักกันในปัจจุบันควาร์กอื่น ๆ อาจปรากฏขึ้นเป็นโปรตอนในขณะนี้และจากนั้น Stefano Forte นักฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยมิลานบอกกับพอดคาสต์ Nature Briefing (เปิดในแท็บใหม่). ฟอร์เต้เป็นผู้เขียนร่วมของบทความใหม่ที่แสดงหลักฐานสําหรับควาร์กเสน่ห์ในโปรตอนตีพิมพ์ในวารสาร Nature (เปิดในแท็บใหม่) 17 สิงหาคม
ควาร์กมีหกประเภท สามตัวหนักกว่าโปรตอนและสามตัวเบากว่าโปรตอน ควาร์กที่มีเสน่ห์เป็นชุดที่เบาที่สุดของชุดหนักดังนั้นนักวิจัยจึงต้องการเริ่มต้นด้วยชุดนั้นเพื่อค้นหาว่าโปรตอนสามารถมีควาร์กที่หนักกว่าตัวเองได้หรือไม่ พวกเขาทําสิ่งนี้โดยใช้แนวทางใหม่ใน 35 ปีของข้อมูลการทุบอนุภาค
ที่เกี่ยวข้อง: ทําไมนักฟิสิกส์ถึงสนใจนิสัยใจคอลึกลับของควาร์กที่หนักที่สุด
เพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับโครงสร้างของอนุภาคย่อยอะตอมและอนุภาคมูลฐานนักวิจัยเหวี่ยงอนุภาคเข้าหากันด้วยความเร็วพองที่เครื่องเร่งอนุภาคเช่น Large Hadron Collider ซึ่งเป็นเครื่องทุบอะตอมที่ใหญ่ที่สุดในโลกซึ่งตั้งอยู่ใกล้กับเจนีวา นักวิทยาศาสตร์ที่ร่วมมือกับ NNPDF ที่ไม่แสวงหาผลกําไรได้รวบรวมข้อมูลการทุบอนุภาคนี้ย้อนกลับไปในปี 1980 รวมถึงตัวอย่างของการทดลองที่โฟตอน อิเล็กตรอน มิวออน นิวตริโน และแม้แต่โปรตอนอื่นๆ ถูกชนเข้ากับโปรตอน เมื่อดูเศษซากจากการชนกันเหล่านี้นักวิจัยสามารถสร้างสถานะดั้งเดิมของอนุภาคขึ้นมาใหม่ได้
ในการศึกษาใหม่นักวิทยาศาสตร์ได้ส่งมอบข้อมูลการชนทั้งหมดนี้ให้กับอัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่อง
ที่ออกแบบมาเพื่อค้นหารูปแบบโดยไม่มีความคิดอุปาทานว่าโครงสร้างจะมีลักษณะอย่างไร อัลกอริทึมส่งคืนโครงสร้างที่เป็นไปได้และความเป็นไปได้ที่โครงสร้างเหล่านั้นอาจมีอยู่จริง
เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง
-อนุภาคควอนตัม 18 ครั้งพัดความคิดของเรา
—อนุภาคที่เล็กที่สุดในจักรวาลคืออะไร?
—12 การทดลองควอนตัมที่สําคัญและน่าทึ่งที่สุด
การศึกษาพบโอกาสที่ “เล็ก แต่ไม่เล็กน้อย” ในการหาควาร์กที่มีเสน่ห์ Forte บอกกับ Nature Briefing ระดับของหลักฐานไม่สูงพอสําหรับนักวิจัยที่จะประกาศการค้นพบที่ปฏิเสธไม่ได้ของควาร์กเสน่ห์ในโปรตอน แต่ผลลัพธ์ที่ได้คือ “หลักฐานที่มั่นคงครั้งแรก” ว่ามันสามารถอยู่ที่นั่นได้ Forte กล่าว
โครงสร้างของโปรตอนมีความสําคัญ Forte กล่าวว่าเนื่องจากการค้นพบอนุภาคมูลฐานใหม่นักฟิสิกส์จะต้องเปิดเผยความแตกต่างเล็กน้อยในสิ่งที่ทฤษฎีแนะนําและสิ่งที่สังเกตได้จริง สิ่งนี้ต้องการการวัดที่แม่นยําอย่างยิ่งของโครงสร้างอะตอมย่อย
สําหรับตอนนี้นักฟิสิกส์ยังคงต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ “เสน่ห์” ที่เข้าใจยากภายในโปรตอน การทดลองในอนาคตเช่น Electron-Ion Collider ที่วางแผนไว้ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven ใน Upton รัฐนิวยอร์กอาจช่วยได้ Tim Hobbs นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่ Fermilab ใน Batavia รัฐอิลลินอยส์บอกกับ Science News
เผยแพร่ครั้งแรกใน วิทยาศาสตร์สด. เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย
