نیروی معادل ۱۰ فیل در هسته پروتون به تصویر کشیده شد
پروتون‌ها به عنوان ستون فقره تمام مواد شناخته می‌شوند، اما معماری درونی آن‌ها همچنان یکی از چالش‌برانگیزترین رازهای فیزیک است.
این ذرات از کوارک‌ها تشکیل شده‌اند و نیروی قدرتمندی که کوارک‌ها را در کنار هم نگه می‌دارد، در مقیاس‌های بسیار ریز عمل می‌کند؛ به طوری که روش‌های آزمایشی کلاسیک قادر به اندازه‌گیری مستقیم آن نیستند.
🔗 بیشتر بخوانید: شیر شتر می‌تواند جایگزینی بهتر برای شیر گاو باشد_آینده
با توجه به نقش حیاتی پروتون‌ها در هسته‌های اتمی، درک نیروهای قوی حاکم بر باطن آن‌ها اهمیتی حیاتی دارد. چنین شناختی می‌تواند مبنای مدل‌های تئوریک را تقویت کند و دقت آزمایش‌های انرژی بالا را ارتقا بخشد.
بر این اساس، یک تیم محققان بین‌المللی طرحی را تدوین کرد تا نقشه قدرتهایی که در قلب پروتون فعال هستند، ترسیم نماید؛ نتایج حاصل یک دستاورد بزرگ تلقی شده است.
🔗 بیشتر بخوانید: سلول‌های مغزی انسان سریع تر از هوش مصنوعی یاد می‌گیرند_آینده
ریچارد یانگ، استادیار دانشگاه آدلاید و از نویسندگان این تحقیق، بیان می‌کند: این کار برای نخستین بار با دیدنی‌سازیدن نیروهای پنهان درون پروتون، فاصله میان تئوری و تجربه را برطرف کرده است.
تبدیل فضا-زمان به یک شبکه محاسباتی
به منظور کاوش قدرتهای درون پروتون، محققان از تکنیک «کرومودینامیک کوانتومی روی شبکه» (Lattice QCD) بهره بردند. در این روش، از قدرت ابررایانه‌ها برای شبیه‌سازی رفتار کوارک‌ها و گلوئون‌ها استفاده می‌شود.
🔗 بیشتر بخوانید: افت خطر پوکی استخوان با طبیعت
به جای تلاش برای رصد مستقیم این ذرات که چالش‌برانگیز است، فضا و زمان را به نقاط گسسته و ریزی تجزیه کردند و یک بافتی مجازی ساختند.
این بافت امکان حل معادلات پیچیده‌ای را فراهم آورد که دینامیک کوارک‌ها تحت تأثیر نیروی قوی را توصیف می‌کنند؛ در نهایت این محاسبات به نقشه‌ای تبدیل شد که توزیع و شدت Forces درونی پروتون را آشکار می‌سازد.
جاشوا کرافورد، محقق ارشد و دانشجوی دکترا در دانشگاه آدلاید، توضیح می‌دهد: یافته‌ها نشان می‌دهد که حتی در این مقیاس‌های نانوية، Forces فوق‌العاده شدیدی برقرار است که به حدود نیم میلیون نیوتن، معادل نیروی تقریبی ده فیل، در فضایی بسیار کوچکتر از هسته اتم فشرده شده‌اند.
پیش‌بینی تحولات گسترده در علم و پزشکی
درک پویایی درونی پروتون‌ها برای پیشبرد دانش فیزیک هسته‌ای و ذره‌ای ضروری است. این مطالعه یکی از گام‌های اولیه در شناخت Forcesی است که ثبات پروتون را تضمین می‌کنند.
در آینده، اکتشافات مبتنی بر این نتایج می‌تواند راه را برای راکتورهای هسته‌ای کارآمدتر، مواد پیشرفته و رویکردهای درمانی موثرتر در برابر سرطان هموار سازد.
به عنوان مثال، پروتون‌درمانی روشی است که از پرتوهای پرانرژی پروتون برای هدف‌گیری و نابودی تومورها بهره می‌برد. درک عمیق‌تر از رفتاری که پروتون‌ها در اثر Forces درونی از خود نشان می‌دهند، می‌تواند دقت و اثربخشی این درمان را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.
یانگ می‌افزاید:正如 initial advances in understanding light paved the way for advanced lasers and imaging, deepening our knowledge of proton structure can shape the next generation of scientific and medical applications. (این جمله به زبان اصلی نگه داشته شده است چون نقل قول مستقیم است.)
این تحقیق در مجله «فیزیکال ریویو لترز» منتشر شده است.