Τι περιέχει ένα πρωτόνιο;

Είναι γνωστό ότι το πρωτόνιο δεν είναι στοιχειώδες σωματίδιο, αλλά έχει δομή. Ίσως θα έχετε ακούσει ότι το πρωτόνιο συνίσταται από τρία quarks.

Σύμφωνα με τη wikipedia ένα πρωτόνιο συνίσταται από τρία quarks

Όσοι δεν το ξέρετε μπορείτε εύκολα να το μάθετε μετά από μια αναζήτηση στο διαδίκτυο (π.χ. ΕΔΩ , ΕΔΩ ή ΕΔΩ )
Αλλά αυτό είναι ένα ψέμα.
Στην πραγματικότητα συνίσταται από αναρίθμητα γλοιόνια, κουάρκ και αντι-κουάρκ (είναι τόσα πολλά και τόσο ευμετάβλητα που είναι αδύνατον να μετρηθούν).
Η συνήθης διατύπωση ότι

«ένα πρωτόνιο συνίσταται από δυο πάνω (up) κουάρκ και ένα κάτω(down) κουάρκ»

σημαίνει ότι σε ένα πρωτόνιο τα πάνω κουάρκ είναι κατά δύο περισσότερα από τα πάνω αντι-κουάρκ και ότι τα κάτω κουάρκ είναι κατά ένα παραπάνω από τα κάτω αντι-κουάρκ. Και για να είναι εντελώς σωστή η περιγραφή πρέπει να συμπληρώσουμε ότι περιέχονται
αναρίθμητα γλοιόνια καθώς επίσης και αναρίθμητα ζεύγη κουάρκ – αντικουάρκ.
Χωρίς αυτή την φράση, η εικόνα του πρωτονίου είναι τόσο απλοϊκή, και είναι αδύνατον να κατανοήσουμε τα αποτελέσματα των συγκρούσεων στον LHC.

Στιγμιότυπο ενός πρωτονίου - φανταστείτε όλα τα κουάρκ (πάνω, κάτω και παράξενα - u, d, s) και τα αντικουάρκ (αντίστοιχα σύμβολα με τις παύλες) και τα γλοιόνια (g) να κινούνται με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός, να συγκρούονται μεταξύ τους, να εμφανίζονται και εξαφανίζονται. (σχήμα: M.Strassler 2010)

Αυτή η εικόνα εξηγεί γιατί είναι δύσκολο το έργο ενός θεωρητικού φυσικού που προσπαθεί να προβλέψει και να κατανοήσει τα προϊόντα των συγκρούσεων των πρωτονίων στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC).  Οι τεχνικές που έχουν αναπτυχθεί από τους θεωρητικούς λειτουργούν μόνο μέχρι ένα ορισμένο βαθμό – τυπικά με μια ακρίβεια δέκα τοις εκατό ή και καλύτερα. Γι αυτό και για διάφορους άλλους λόγους η αξιοπιστία των θεωρητικών υπολογισμών στον LHC είναι πάντα κάπως περιορισμένη....
Πηγή: profmattstrassler.com