Світ фізики Маса легких кварків точно розрахована
Маса протонів відома майже 100 років. Однак вага його компонентів досі точно не визначена. Нові розрахунки тепер покращують точність.
Кварки, антикварки та глюони
Ітака (США) - Протони та нейтрони, компоненти кожного атомного ядра, складаються з ще більш елементарних частинок - кварків. Дослідницька група під керівництвом Пітера Лепажа з Університету Корнелла в Ітаці, штат Нью-Йорк, зараз визначила масу трьох найлегших кварків з точністю до кількох відсотків. Раніше інформація була в десять-двадцять разів неточнішою.
Кварків утримує разом так звана сильна сила - одна з чотирьох основних сил у Всесвіті. Настільки сильні, що неможливо відокремити їх та розглянути окремо. Натомість вони постійно оточують себе іншими кварками, антикварками та частинками-посередниками сильної сили, так званими глюонами, і утворюють більш складні частинки, такі як протони або нейтрони.
"Для того, щоб визначити маси кварків, ми повинні точно розуміти сильну силу", - пояснює Лепаж. Для цього він та його команда імітують поведінку кварків та глюонів на великих суперкомп'ютерах. Роблячи це, вони спростили хаотичну ситуацію, дозволивши лише елементарним частинкам рухатися по сітці - як у просторі, так і в часі. Чим ближче ви тягнете сітку, тим ближче модель наближається до реальності.
За допомогою так званої гратчастої квантової хромодинаміки вченим вдалося розрахувати масове відношення різних видів кварків до одного відсотка, що на порядок краще, ніж раніше. Згідно з цим, кварк вгору має масу близько 2 мега вольт (МеВ), низхідний кварк - приблизно 4,8 МеВ, а дивний кварк - близько 92 МеВ, пишуть Лепаж та його колеги в журналі Physical Review Letters.
Кварки мають дивовижно великі відмінності в своїх масах: найлегшим є кварк вгору, який у 470 разів легший від протона, а найважчий, верхній кварк, у 180 разів масивніший за протон - або майже настільки ж важкий як атом свинцю. Чому елементарні частинки так протилежні, досі незрозуміло.