นักฟิสิกส์เชิงทดลองได้รับความช่วยเหลือเพียงเล็กน้อยจากฟิสิกส์เชิงทฤษฎีเมื่อพยายามคลี่คลายการหมุนของโปรตอนและความฉงนสนเท่ห์อื่นๆ “โปรตอนไม่ใช่สิ่งที่คุณคำนวณได้จากหลักการแรก” Aschenauer กล่าว โครโมไดนามิกของควอนตัมหรือ QCD – ทฤษฎีของแรงควาร์กคอร์รัลที่ส่งโดยกลูออน – เป็นสัตว์ร้าย มันซับซ้อนมากจนนักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถแก้สมการของทฤษฎีได้โดยตรง
ความยากลำบากอยู่ที่พฤติกรรมของพลังที่แข็งแกร่ง
ตราบใดที่ควาร์กและสหายของมันอยู่ใกล้กัน พวกเขามีความสุขและสามารถบดโปรตอนได้ตามต้องการ แต่การหายไปทำให้หัวใจพองโต ยิ่งควาร์กห่างกันมากเท่าไหร่ แรงที่แข็งแกร่งก็ยิ่งดึงพวกมันกลับมารวมกันอย่างแน่นแฟ้นยิ่งขึ้น ซึ่งบรรจุไว้ภายในโปรตอน พฤติกรรมนี้อธิบายว่าทำไมจึงไม่มีใครพบควาร์กตัวเดียวที่แยกออกมา นอกจากนี้ยังทำให้คุณสมบัติของโปรตอนคำนวณได้ยากเป็นพิเศษ หากไม่มีการคำนวณทางทฤษฎีที่แม่นยำ นักวิทยาศาสตร์ก็ไม่สามารถคาดเดาได้ว่ารัศมีของโปรตอนควรเป็นอย่างไร หรือควรแบ่งสปินอย่างไร
เพื่อลดความซับซ้อนของคณิตศาสตร์ของโปรตอน นักฟิสิกส์ใช้เทคนิคที่เรียกว่า lattice QCD ซึ่งพวกเขาจินตนาการว่าโลกประกอบด้วยจุดตารางในอวกาศและเวลา ( SN: 8/7/04, p. 90 ) ควาร์กสามารถนั่งที่จุดใดจุดหนึ่งในตาราง แต่ไม่อยู่ในช่องว่างระหว่างนั้น เวลาก็ดำเนินไปแบบก้าวกระโดดเช่นเดียวกัน ในสถานการณ์เช่นนี้ QCD สามารถจัดการได้มากขึ้น แม้ว่าการคำนวณยังคงต้องการซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลัง
การคำนวณ Lattice QCD ของการหมุนของโปรตอนกำลังคืบหน้า แต่ก็ยังมีความไม่แน่นอนอยู่มาก ในปี 2015 Keh-Fei Liu นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีและฟิสิกส์นิวเคลียร์และเพื่อนร่วมงานได้คำนวณการมีส่วนร่วมของการหมุนจากกลูออน ควาร์ก และโมเมนตัมเชิงมุมของควาร์ก โดยรายงานผลใน การทบทวน ทางกายภาพ D จากการคำนวณ ประมาณครึ่งหนึ่งของสปินมาจากการเคลื่อนที่ของควาร์กภายในโปรตอน ประมาณหนึ่งในสี่จากสปินของควาร์ก
โดยไตรมาสสุดท้ายหรือประมาณนั้นมาจากกลูออน ตัวเลขไม่ตรงกับการวัดในการทดลองทุกประการ แต่ก็เข้าใจได้
— ตัวเลข QCD แบบแลตทิซยังคลุมเครืออยู่ การคำนวณอาศัยการประมาณแบบต่างๆ ดังนั้นจึง “ไม่ได้ถูกโยนลงไปในหิน” หลิวแห่งมหาวิทยาลัยเคนตักกี้ในเล็กซิงตันกล่าว
ความลึกลับที่เย้ายวนใจของรัศมีโปรตอนดึงดูดให้ดาวนี่ย์เข้ามา ในระหว่างการสนทนาในห้องแล็บกับเพื่อนนักฟิสิกส์ เธอได้เรียนรู้เกี่ยวกับการทดลองที่กำลังจะเกิดขึ้นซึ่งจะช่วยแก้ปัญหาได้ ผู้ก่อตั้งการทดลองกำลังมองหาผู้ทำงานร่วมกัน และ Downie ก็กระโดดขึ้นไปบนรถม้า การทดลอง Muon Proton Scattering Experiment หรือ MUSE ที่จะจัดขึ้นที่สถาบัน Paul Scherrer ซึ่งเริ่มต้นในปี 2018 จะกระจายอิเล็กตรอนและมิวออนออกจากโปรตอนและเปรียบเทียบผลลัพธ์ มันเสนอวิธีทดสอบว่าอนุภาคทั้งสองมีพฤติกรรมแตกต่างกันหรือไม่ Downie ซึ่งปัจจุบันเป็นโฆษกของ MUSE กล่าว
การทดลองอื่นๆ อยู่ระหว่างดำเนินการหรืออยู่ในขั้นตอนการวางแผน นักวิทยาศาสตร์ที่มี Proton Radius Experiment หรือ PRad ซึ่งตั้งอยู่ที่ Jefferson Lab ใน Newport News รัฐ Va. หวังว่าจะปรับปรุงการวัดการกระเจิงของอิเล็กตรอนของ Bernauer และเพื่อนร่วมงาน นักวิจัยของ PRad กำลังวิเคราะห์ข้อมูลของพวกเขาและน่าจะมีหมายเลขใหม่สำหรับรัศมีโปรตอนในไม่ช้านี้
แต่สำหรับตอนนี้ วิกฤตเอกลักษณ์ของโปรตอน อย่างน้อยก็เกี่ยวกับขนาดของมัน ยังคงอยู่ นั่นเป็นปัญหาสำหรับการทดสอบอัลตราไวโอเลตของหนึ่งในทฤษฎีที่สำคัญที่สุดของนักฟิสิกส์ ควอนตัมอิเล็กโทรไดนามิกหรือ QED ทฤษฎีที่รวมกลศาสตร์ควอนตัมเข้ากับทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ อธิบายฟิสิกส์ของแม่เหล็กไฟฟ้าในเครื่องชั่งขนาดเล็ก เมื่อใช้ทฤษฎีนี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณคุณสมบัติของระบบควอนตัม เช่น อะตอมของไฮโดรเจน ได้อย่างละเอียดถี่ถ้วน และจนถึงขณะนี้การคาดคะเนก็ตรงกับความเป็นจริง แต่การคำนวณดังกล่าวต้องการข้อมูลบางส่วน ซึ่งรวมถึงรัศมีของโปรตอนด้วย ดังนั้น เพื่อให้ทฤษฎีมีการทดสอบที่เข้มงวดยิ่งขึ้น การวัดขนาดของโปรตอนจึงเป็นงานที่ต้องทำ
credit : massiliasantesystem.com maturefolk.com metrocrisisservices.net michaelkorscheapoutlet.com michaelkorsfor.com
