róteinda leyndarmál. Aldur og stærð ekki enn þekkt

Það er vel þekkt að það eru þrír kvarkar í róteind. Reyndar er uppbygging þess flóknari (1) og að bæta við glúónum sem binda kvarka saman er ekki endir málsins. Róteindin er álitin sannkallað haf kvarka og fornkvarka sem koma og fara, sem er undarlegt fyrir svona stöðuga efnisögn.

Þar til nýlega var jafnvel nákvæm stærð róteindarinnar óþekkt. Í langan tíma höfðu eðlisfræðingar gildið 0,877. femtometer (fm, þar sem femtometer er jafnt og 100 quintillion metrar). Árið 2010 gerði alþjóðlegt teymi nýja tilraun við Paul Scherrer stofnunina í Sviss og fékk aðeins lægra gildi, 0,84 fm. Árið 2017 reiknuðu þýskir eðlisfræðingar, út frá mælingum sínum, róteindaradíus upp á 0,83 fm og, eins og búist var við með nákvæmni mæliskekkjunnar, myndi það samsvara gildinu 0,84 fm sem var reiknað árið 2010 út frá framandi „múónískum vetnisgeislun“ ."

Tveimur árum síðar, annar hópur vísindamanna sem starfaði í Bandaríkjunum, Úkraínu, Rússlandi og Armeníu, sem myndaði PRad teymið í Jefferson Lab í Virginíu, krossaði mælingarnar með ný tilraun um dreifingu róteinda á rafeindir. Vísindamennirnir fengu niðurstöðuna - 0,831 femtómetrar. Höfundar Nature-blaðsins um þetta telja ekki að vandinn sé að fullu leystur. Þetta er þekking okkar á ögninni sem er „grundvöllur“ efnisins.

Við segjum það greinilega róteind - stöðug subatomísk ögn úr hópi baryóna með hleðslu upp á +1 og hvíldarmassa sem er um það bil 1 eining. Róteindir og nifteindir eru kjarni, frumefni atómkjarna. Fjöldi róteinda í kjarna tiltekins atóms er jöfn atómnúmeri þess, sem er grunnurinn að röðun frumefna í lotukerfinu. Þeir eru aðal hluti frumgeimgeisla. Samkvæmt staðlaða líkaninu er róteindin flókin ögn sem flokkast sem hadrón, eða nánar tiltekið, baryón. samanstendur af þremur kvarkum – tveir upp „u“ og einn niður „d“ kvarkar bundnir af sterkum krafti sem glúónar senda frá sér.

Samkvæmt nýjustu niðurstöðum tilrauna, ef róteind eyðist, þá fer meðallíftími þessarar ögn yfir 2,1 · 1029 ár. Samkvæmt staðlaða líkaninu getur róteind, sem léttasta baryon, ekki rofnað af sjálfu sér. Óprófaðar stórsamræmdar kenningar spá venjulega fyrir um rotnun róteindarinnar með líftíma að minnsta kosti 1 x 1036 ár. Róteindinni er til dæmis hægt að breyta í rafeindafangaferli. Þetta ferli á sér ekki stað af sjálfu sér, heldur aðeins vegna veita auka orku. Þetta ferli er afturkræft. Til dæmis við skilnað beta nifteind breytist í róteind. Frjálsar nifteindir rotna af sjálfu sér (líftími um 15 mínútur) og mynda róteind.

Nýlega hafa tilraunir sýnt að róteindir og nágrannar þeirra eru inni í kjarna atóms. nifteindir virðast miklu stærri en þeir ættu að vera. Eðlisfræðingar hafa komið með tvær samkeppniskenningar til að reyna að útskýra þetta fyrirbæri og talsmenn hvors þeirra telja hina ranga. Einhverra hluta vegna haga róteindir og nifteindir inni í þungum kjarna sér eins og þær væru miklu stærri en þegar þær voru utan kjarnans. Vísindamenn kalla það EMC áhrif frá evrópska Muon Collaboration, hópnum sem uppgötvaði það óvart. Þetta er brot á þeim sem fyrir eru.

Rannsakendur benda til þess að kvarkar sem mynda kjarna hafi samskipti við aðra kvarka annarra róteinda og nifteinda og eyðileggja veggina sem aðskilja agnir. Kvarkar sem mynda einn róteind i kvarkar mynda aðra róteind, byrja þeir að taka sama stað. Þetta veldur því að róteindir (eða nifteindir) teygjast og verða óskýrar. Þeir vaxa mjög sterkt, þó á mjög stuttum tíma. Hins vegar eru ekki allir eðlisfræðingar sammála þessari lýsingu á fyrirbærinu. Svo það virðist sem félagslíf róteind í atómkjarna sé ekki síður dularfullt en aldur hennar og stærð.