با استفاده از الکترون‌های با انرژی بالاتر، فیزیکدانان می‌توانند ویژگی‌های دقیق‌تر پروتون هدف را کشف کنند

با استفاده از الکترون‌های با انرژی بالاتر، فیزیکدانان می‌توانند ویژگی‌های دقیق‌تر پروتون هدف را کشف کنند. به این ترتیب، انرژی الکترون حداکثر قدرت تفکیک یک آزمایش پراکندگی عمیق غیرکشسان را تعیین می کند. برخورددهنده‌های ذرات قوی‌تر، دید واضح‌تری از پروتون ارائه می‌دهند.برخورددهنده های پرانرژی نیز آرایه وسیع تری از نتایج برخورد ایجاد می کنند و به محققان اجازه می دهند زیرمجموعه های مختلفی از الکترون های خروجی را برای تجزیه و تحلیل انتخاب کنند. این انعطاف‌پذیری کلیدی برای درک کوارک‌هایی است که به درون پروتون با مقادیر مختلف تکانه اهمیت می‌دهند.با اندازه‌گیری انرژی و مسیر حرکت هر الکترون پراکنده، محققان می‌توانند بفهمند که آیا کوارکی که دارای تکانه بزرگی از تکانه کل پروتون است، نگاه کرده است یا فقط یک ذره کوچک. از طریق برخوردهای مکرر، آن‌ها می‌توانند چیزی شبیه به سرشماری انجام دهند - تعیین اینکه آیا تکانه پروتون عمدتاً در چند کوارک محدود است یا در بسیاری از آنها توزیع شده است.حتی برخوردهای شکاف پروتون SLAC با استانداردهای امروزی ملایم بود. در آن رویدادهای پراکنده، الکترون‌ها اغلب به روش‌هایی پرتاب می‌شوند که نشان می‌دهد با کوارک‌هایی برخورد کرده‌اند که یک سوم تکانه کل پروتون را حمل می‌کنند. این یافته با نظریه موری گل مان و جورج تسوایگ مطابقت داشت که در سال 1964 فرض کردند که یک پروتون از سه کوارک تشکیل شده است."مدل کوارک" ژل مان و تسوایگ روشی زیبا برای تصور پروتون باقی مانده است. دارای دو کوارک "بالا" با بارهای الکتریکی 2/3 + و یک کوارک "پایین" با بار 1/3-، برای بار کل پروتون +1.در داخل پروتون، "پیچیده ترین چیزی که می توانید تصور کنید"ذره با بار مثبت در قلب اتم جسمی با پیچیدگی غیرقابل توصیف است که بسته به نحوه کاوش در ظاهرش تغییر می کند. ما سعی کرده‌ایم وجه‌های متعدد پروتون را به هم وصل کنیم تا کامل‌ترین تصویری را که تاکنون ساخته شده است، تشکیل دهیم.محققان اخیراً کشف کرده‌اند که پروتون گاهی اوقات شامل یک کوارک جذاب و آنتی کوارک جذاب است، ذرات عظیمی که هر کدام از خود پروتون سنگین‌تر هستند.بیش از یک قرن پس از اینکه ارنست رادرفورد ذره ای با بار مثبت را در قلب هر اتم کشف کرد، فیزیکدانان هنوز در تلاش برای درک کامل پروتون هستند.معلمان فیزیک دبیرستان آنها را به عنوان توپ های بی خاصیت با یک واحد بار الکتریکی مثبت توصیف می کنند - فویل های عالی برای الکترون های با بار منفی که در اطراف آنها وزوز می کنند. دانشجویان کالج می آموزند که توپ در واقع بسته ای از سه ذره بنیادی به نام کوارک است. اما دهه‌ها تحقیق حقیقتی عمیق‌تر را آشکار کرده است، حقیقتی که خیلی عجیب است که نمی‌توان آن را به طور کامل با کلمات یا تصاویر ثبت کرد.مایک ویلیامز، فیزیکدان موسسه فناوری ماساچوست، می گوید: «این پیچیده ترین چیزی است که می توانید تصور کنید. "در واقع، شما حتی نمی توانید تصور کنید که چقدر پیچیده است."پروتون یک جسم مکانیکی کوانتومی است که تا زمانی که آزمایشی آن را مجبور به شکل انضمامی کند به صورت مه احتمالات وجود دارد. و اشکال آن بسته به نحوه تنظیم آزمایش خود توسط محققان به شدت متفاوت است. اتصال چهره های متعدد این ذره کار نسل ها بوده است. ریچارد میلنر، فیزیکدان هسته ای در MIT می گوید: «ما تازه شروع به درک کامل این سیستم کرده ایم.همانطور که تعقیب و گریز ادامه دارد، اسرار پروتون همچنان در حال فروپاشی است. اخیراً، یک تجزیه و تحلیل داده های تاریخی منتشر شده در ماه آگوست نشان داد که پروتون حاوی رگه هایی از ذرات به نام کوارک های جذاب است که از خود پروتون سنگین تر هستند.ویلیامز گفت که پروتون "برای انسان ها فروتن بوده است." "هر بار که فکر می کنید یک دسته روی آن دارید، چند توپ منحنی به شما پرتاب می کند."اخیراً، میلنر به همراه رولف انت در آزمایشگاه جفرسون، فیلمسازان MIT، کریس بوبل و جو مک مستر، و انیماتور جیمز لاپلانت، تصمیم گرفتند مجموعه‌ای از توطئه‌های مخفی را که نتایج صدها آزمایش را به مجموعه‌ای از انیمیشن‌های شکل تبدیل می‌کنند، تبدیل کنند. -تغییر پروتون ما انیمیشن‌های آن‌ها را در تلاش خود برای افشای اسرار آن گنجانده‌ایم.شکستن پروتون را باز کنیداثبات اینکه پروتون حاوی مقادیر زیادی است از مرکز شتابدهنده خطی استانفورد (SLAC) در سال 1967 بدست آمد. در آزمایشات قبلی، محققان آن را با الکترون پرتاب کردند و آنها را مانند توپ های بیلیارد کمانه تماشا کردند. اما SLAC می‌توانست الکترون‌ها را با قدرت بیشتری پرتاب کند، و محققان دیدند که آنها به‌صورت متفاوتی برگشتند. الکترون ها به اندازه کافی به پروتون برخورد می کردند تا آن را در هم بشکنند - فرآیندی که پراکندگی غیرالاستیک عمیق نامیده می شود - و از تکه های نقطه مانندی از پروتون به نام کوارک باز می گشتند. شیائوچائو ژنگ، فیزیکدان دانشگاه ویرجینیا، می گوید: «این اولین شواهدی بود که کوارک ها واقعاً وجود دارند.پس از کشف SLAC که برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 1990 شد، بررسی دقیق پروتون تشدید شد. فیزیکدانان تا به امروز صدها آزمایش پراکندگی انجام داده اند. آن‌ها با تنظیم شدت بمباران جسم و انتخاب ذرات پراکنده‌ای که در نتیجه جمع‌آوری می‌کنند، جنبه‌های مختلفی از درون جسم را استنباط می‌کنند.