Site pictogram Astroblogs

De druk in een proton is hoger dan de druk in het binnenste van een neutronenster

Credit: Department of Energy/Jefferson Lab

Credit: V. D. Burkert, L. Elouadrhiri, F. X. Girod

Protonen zijn de belangrijkste bouwstenen van alle elementen in het heelal. Ze werden in 1919 ontdekt door Ernest Rutherford, maar pas nu zijn natuurkundigen erin geslaagd om de druk in een proton te meten. Gebruikmakend van de Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF) zijn onderzoekers van Jefferson Lab in Virginia (VS) protonen gaan meten en daaruit blijkt dat de drie quarks, waaruit ieder proton bestaat, te maken hebben met een druk die kan oplopen tot 10^35 pascal. Da’s een gigantische druk, die niet alleen 10^30 keer zo groot is als de luchtdruk op zeeniveau, maar die ook nog eens tien keer hoger is dan de druk in de kern van neutronensterren. In die kern van de extreem compacte objecten kan de druk volgens berekeningen oplopen tot maximaal 10^34 Pa. Wat de CEBAF-onderzoekers deden was protonen in waterstof bestoken met elektronen, waarbij de elektronen reageerden met de drie ‘valentie-quarks’ in het proton via de zogeheten ‘deeply virtual Compton scattering’ (DVCS – zie de afbeelding hieronder), waarbij ook fotonen worden geproduceerd. Dat leverde vervolgens de zogeheten ‘gravitational form factors’ – geïntroduceerd door Kobzarev en Okun in 1962 (!) – op en op basis daarvan was men in staat om de druk te berekenen. Binnen een bol met een straal van ongeveer 0,6 femtometer blijkt die druk gemiddeld 10^35 Pa te zijn.

Credit: H.?S. Jo, F.?X. Girod, V.?D. Burker.

Dichtbij het centrum van een proton is de druk afstotend, zoals je ook in de afbeelding bovenaan kunt zien, maar op een gegeven moment wordt ‘ie aantrekkend. Dat zorgt er voor dat de quarks niet kunnen ontsnappen uit het proton – losse quarks komen in de vrije natuur niet voor, da’s de zogeheten ‘quark confinement’. Het vakartikel over de metingen aan het proton is onlangs gepubliceerd in Nature. Bron: Gizmodo + Francis Naukas.

FacebookTwitterMastodonTumblrShare
Mobiele versie afsluiten