Това, което учените откриха в протоните, ще ви изуми

Седнете. Защото това, което екип от изследователи току-що обяви, ме кара да искам да направя малко танц на щастието.

В училище ни учеха, че протоните са направени от три малки частици — кварки, а нещото, което ги държи заедно, се нарича глуони. Проста работа, нали? Е, оказа се, че природата си е пратила съвсем различен план.

Глуонната връзка, която разкрива нещо неочаквано

Екип, работещ в детектора STAR (част от Релативистичния колайдер за тежки йони в Ню Йорк), забеляза нещо странно. Глуоните може би вършат нещо, за което никой не е подозирал: носят барионно число.

Това е голяма работа. Защото десетилетия наред учените приемаха като даденост, че барионното число се намира изцяло в кварките. Всеки от трите кварка в протона носи една трета от него. Учебникарска физика.

Но тук нещата стават наистина интересни.

Идеята от 70-те, която чакаше своя момент

Още през 70-те години някои физици имаха една смела хипотеза: ами ако съществува Y-образна връзка, където глуоните свързват трите валентни кварка — и тази връзка сама по себе си отговаря за барионното число?

Звучеше готино, но нямаше как да се провери. Досега.

Екипът на STAR разработи умни начини да проучи това с различни видове сблъсъци на частици. И какво откриха? Неочаквано излишък на бариони, изстрелващи се встрани от сблъсъците. Не това очакваме, ако кварките бяха единствените носители на барионно число.

„Резултатите ни подкрепят силно идеята, че барионното число се пренася по-лесно от глуоните," обясни Джанбу Сю, един от изследователите. „Когато са подредени в тази специална конфигурация."

Тази специална конфигурация. Обичам тази фраза. Сякаш глуоните просто чакат правилния момент да се покажат.

Защо изобщо трябва да ви пука за барионното число?

Тук става наистина странно. Запазването на барионното число е едно от онези фундаментални правила, които определят как работи Вселената. То означава, че общият брой на протоните и неутроните остава един и същ преди и след всяко взаимодействие. Винаги. Без изключения.

„От Големия взрив насам броят на протоните и неутроните заедно никога не се променя с времето," казва Никъл Луис, физик от Университета Райс, работил по проекта. „Причините за това запазване не са добре разбрани. Това е една от мистериите на Вселената, свързана с това защо имаме повече материя от антиматерия."

Чакайте — защо имаме повече материя от антиматерия? Да, това се връзва с една от най-големите загадки във физиката. Някак си, в ранната Вселена, материята е надделела. И запазването на барионното число може да е част от обяснението.

Но има и нещо по-земно (тук с лоша дума игра): това запазване е причината протоните да са толкова невероятно стабилни.

„Смята се, че животът на протона е по-дълъг от живота на Вселената," отбелязва Луис. „Това позволява на атомните ядра да се формират и да бъдат стабилни — което означава, че материята, с която взаимодействаме във Вселената, може да съществува."

Така че да, благодарете на стабилността на протоните за това, че можете да прочетете това изречение точно сега.

Учебниците ви малко лъжат

Ако идеята за глуонната връзка се потвърди, това означава, че опростената картина на протоните, която преподаваме на ученици от десетилетия, е... непълна. И честно казано, това не е изненада.

„В наивния кварков модел има три кварка вътре в протона и нищо друго," казва Томи Цан, работил по изследването. „Но ако погледнем в детайли, има не само три кварка, а много глуони, които взаимодействат и ги свързват, а също и кварки и антикварки, които се появяват от вакуума. Всъщност това е доста сложен обект."

С други думи: протоните са един кипящ, хаотичен театър от частици, които се появяват и изчезват, задържани заедно от мрежи на глуони, които може би вършат много повече работа, отколкото изобщо сме си представяли.

Какво следва?

Това не е моментът на „доказахме го" — това е моментът на „наистина изглежда обещаващо и трябва да продължим да търсим". Изследователите са предпазливо развълнувани, и с право.

Все пак си представете какви биха били последствията, ако глуоните наистина носят барионно число в определени конфигурации. Това може да промени начина, по който разбираме всичко — от фундаменталните сили до голямата структура на космоса.

Науката в най-добрия си вид. Мислим, че разбираме нещо, надникваме малко по-отблизо и откриваме, че Вселената е още по-странна и по-прекрасна, отколкото сме си представяли.