Светът на физиката Масата на леките кварки е точно изчислена
Масата на протоните е известна от почти 100 години. Теглото на неговите компоненти обаче все още не е точно определено. Новите изчисления вече подобряват точността.
Кварки, антикварки и глуони
Итака (САЩ) - Протоните и неутроните, компонентите на всяко атомно ядро, са съставени от още по-елементарни частици - кварките. Изследователска група, ръководена от Питър Лепаж от университета Корнел в Итака, Ню Йорк, сега определи масата на трите най-леки кварка с точност до няколко процента. По-ранната информация беше десет до двадесет пъти по-неточна.
Кварковете се държат заедно от така наречената силна сила - една от четирите основни сили във Вселената. Толкова силни, че е невъзможно да ги разделите и да ги разгледате поотделно. Вместо това те постоянно се обграждат с други кварки, антикварки и посредническите частици на силната сила, така наречените глюони, и образуват по-сложни частици като протони или неутрони.
„За да определим кварковите маси, трябва да разберем силната сила точно“, обяснява Лепаж. За целта той и екипът му симулират поведението на кварки и глюони на големи суперкомпютри. По този начин те опростиха хаотичната ситуация, като позволиха само на елементарните частици да се движат по решетка - както в пространството, така и във времето. Колкото по-близо дърпате мрежата, толкова по-близо моделът се доближава до реалността.
С помощта на тази така наречена решетъчна квантова хромодинамика учените успяха да изчислят масовото съотношение на различните видове кварки с точност от един процент, което е с порядък по-добре от преди. Съответно кваркът с маса има маса от около 2 мега електрон волта (MeV), надолу кваркът е приблизително 4.8 MeV и странният кварк около 92 MeV, пишат Лепаж и колегите му в списанието Physical Review Letters.
Кварките имат удивително големи разлики в масите си: най-лекият е кваркът нагоре, който е 470 пъти по-лек от протон, а най-тежкият, горният кварк, е 180 пъти по-масивен от протон - или почти толкова тежък като оловен атом. Защо елементарните частици са толкова противоположни, все още не е ясно.