الضغط داخل جُسيم البروتون

تُصنَّف النجوم النيوترونيّة من بين أكثر الأجسام المعروفة كثافةً في الكون؛ فهي تتحمل ضغوطًا كبيرة جدًّا لدرجة أنّ ملعقة صغيرةً من مادّة هذا النّجم تساوي قرابة 15 مرّةً وزن القمر.

لكن اتضح مؤخرًا أن البروتونات (الجُسيمات الأساسية التي تُشكِّل معظم المادة المرئية في الكون) مضغوطةٌ ضغطًا أكبر.

فقد حسب علماء فيزياء من معهد "ماساتشوستس" للتكنولوجيا -أول مرة- توزيعَ ضغط البروتون ليجدوا أنَّ لُبَّ هذا الجُسيم مضغوطٌ للغاية، وفي أشدّ النقاط كثافةً داخله، فإنّ الضغط أكبر من الضغط الموجود داخل نجم نيوتروني.

ويحاول هذا اللُّب المضغوط أن ينبثق من داخل البروتون، في حين تدفع المنطقة المحيطة به إلى الداخل، (تخيّل محاولة كرة بيسبول التوسّع داخل كرة قدم)، وتعمل الضغوط المختلفة على تثبيت هيكل البروتون العام.

وتبيّن هذه النتائِج التي نُشرت في "Physical Review Letters" تَوزُّع ضغط البروتون مع مراعاة دور كل من الكواركات والغلوونات (الجُسيمات الأساسيّة التي تؤلّف البروتونات).

وقد وجد الباحثون أنَّ الكواركات والغلوونات الموجودة وسط البروتون تولد ضغطًا كبيرًا نحو الخارج، فنحن مع هذه النتيجة نسير نحو صورةٍ كاملة لهيكل البروتون.

وقد أعلن علماء الفيزياء في مايو (أيار) 2018 في مرفق "توماس جيفرسون" التابع لوزارة الطاقة الأمريكية، أنهم تمكّنوا من قياس توزيع ضغط البروتون أول مرة باستخدام حزمة من الإلكترونات التي أطلقوها على هدف مصنوع من الهيدروجين؛ إذ تفاعلت الإلكترونات مع الكواركات الموجودة داخل البروتونات في الهدف، ثمّ حدد الفيزيائيون توزّع الضغط في جميع أنحاء البروتون بناءً على الطريقة التي تبعثرت بها الإلكترونات من الهدف. وأظهرت نتائجهم وجودَ منطقةٍ ذات ضغطٍ عالٍ في البروتون، بلغ ارتفاع الضغط فيه قرابة 10^35 باسكال؛ أي 10 أضعاف الضغط داخل نجم نيوتروني.

وعلى الرغم من ذلك؛ يقول العلماء إنَّ صورتهم لضغط البروتون ليست كاملة، لا ريب في أن نتائجهم كانت رائعة، لكن هذه النتيجة خاضعة لعدد من الافتراضات بسبب فهمنا غير المكتمل لطبيعة البروتون.

المصادر:

هنا

هنا

هنا

هنا

هنا