Proton to trwała cząstka subatomowa, której istnienie potwierdził Ernest Rutherford, choć część ekspertów fakt jej odkrycia przypisuje urodzonemu w Gliwicach Eugenowi Goldsteinowi. Lata później naukowcy z Thomas Jefferson National Accelerator Facility przeprowadzili pomiary polaryzacji elektrycznej protonu i natrafili na nieścisłości w dokonanych odczytach.
Czytaj też: Przez 200 lat ta zagadka pozostawała nierozwiązana. Już wiadomo, jak protony poruszają się w wodzie
Na czele zespołu stanęła Ruonan Li, która wyjaśnia, jak pomiary polaryzacji elektrycznej protonu wykazały, że jest on wysoce podatny na deformację w polu elektrycznym. Co istotne, polaryzacja elektryczna jest fundamentalną właściwością struktury protonu.
Chcemy zrozumieć podstrukturę protonu. I możemy go sobie wyobrazić jako model z trzema zrównoważonymi kwarkami w środku. Teraz umieść proton w polu elektrycznym. Kwarki mają dodatnie lub ujemne ładunki. Będą poruszać się w przeciwnych kierunkach. Zatem polaryzacja elektryczna odzwierciedla, jak łatwo proton zostanie zniekształcony przez pole elektryczne.wyjaśnia Li
Obserwacje dotyczące struktury protonu są niezgodne z teoretycznymi przewidywaniami
Wykorzystując rozpraszanie komptonowskie naukowcy wystrzelili wiązkę elektronów w stronę protonów. Jako że energia elektronu określa energię emitowanego przez niego fotonu, to na tej podstawie można wyciągnąć wnioski dotyczące oddziaływań fotonu z innymi cząstkami. Fotony o niższej energii mogą odbijać się od powierzchni protonu, natomiast bardziej energetyczne fotony wpadną do środka protonu, oddziałując następnie z jednym z jego kwarków. W teorii powinna powstać stosunkowo regularna krzywa, jednak rzeczywistość okazała się zgoła odmienna.
Widzimy, że istnieje pewne lokalne wzmocnienie wielkości polaryzacji. Polaryzowalność maleje wraz ze wzrostem energii, jak można się spodziewać. I, w pewnym momencie, wydaje się, że chwilowo znów wzrasta, zanim opadnie. W oparciu o nasze obecne teoretyczne zrozumienie, powinna ona podążać za bardzo prostym zachowaniem. Widzimy coś, co odbiega od tego prostego zachowania. I to jest fakt, który nas w tej chwili zastanawia.dodaje Nikos Sparveris z Temple University
Czytaj też: Obliczenia kwantowe z nowym rekordem. To bardzo ważny krok
W ramach dalszych badań członkowie zespołu chcieliby wyjaśnić czynniki stojące za opisaną anomalią. Chcą również sprawdzić inne punkty odchylenia i dostarczyć więcej informacji o źródle całego zjawiska. Pewne jest natomiast to, że oddziaływanie silne ma przed nauką jeszcze wiele tajemnic.