Можно ли разделить протон на два протона и антипротон?

Поэтому, пока я читал ответ на этот вопрос, мне стало любопытно.

Если протон состоит из моря кварков и глюонов всего лишь из сети, состоящей из двух верхних кварков больше, чем анти-верхних кварков, и на один нижний кварк больше, чем анти-нижних кварков, то нельзя ли таким образом разбить протон на части? что у вас есть две группы частиц, которые соответствуют этим условиям, а также другая группа, которая имеет противоположные условия (потенциально антипротон)?

Сначала я подумал, что это не имеет никакого смысла, так как масса будет создаваться из ничего, но после дальнейших размышлений я понял, что это, вероятно, объясняется огромным количеством задействованной энергии. Так может ли это произойти на самом деле?

Ответы (2)

Как вы правильно заметили, протон не может спонтанно перестроить свои «настоящие» и «виртуальные» кварки, чтобы создать два протона и антипротон. Это потребует затрат энергии, так как в системе покоя исходного протона вы перейдете от полной энергии м п с 2 (энергия покоя протона) во что-то большее, чем 3 м п с 2 (энергия покоя двух протонов и антипротона плюс любая кинетическая энергия, которой обладают образующиеся протоны.) Если это не может произойти, когда протон находится в состоянии покоя, то в силу релятивистской инвариантности это не может произойти ни в каком другом состоянии покоя. кадр же.

Вместо этого вам нужно каким-то образом добавить энергии протону, обычно вбивая в него другую частицу. Например, открытие антипротона Сегре и Чемберленом было совершено путем столкновения двух пучков протонов друг с другом:

п + п → п + п + п + п ¯ .
Вы можете рассматривать это как один протон, дающий кучу энергии кваркам внутри другого протона и позволяющий им перестроиться в два протона плюс антипротон. (Это, конечно, немного сложнее, чем на самом деле — одинаковые частицы и все такое, — но основная идея такова.)

Точно так же само существование кварков было впервые подтверждено экспериментами по глубоконеупругому рассеянию , в которых электрон или другой лептон сталкивается с протоном или другим барионом:

е + п → е + много адронов
Электрон передает часть своей энергии реальным или виртуальным кваркам внутри протона, чего достаточно, чтобы «разбить» исходный протон на множество других адронов, как вы описываете. Гораздо более вероятно, что образующиеся адроны являются мезонами ( π , р , К , и т. д.), а не барионы, такие как протон или нейтрон, но вполне возможно, что «множество адронов» может быть чем-то вроде п + п + п ¯ .

Да, если доступная энергия достаточно высока, как при столкновении протона с протоном на LHC, среди продуктов есть антибарионы. Дополнительная энергия создает струи частиц, среди которых есть пары частица-античастица, порожденные глюонным и кварковым антикварковым морем. См. этот тезис для примера.

Можно ли разделить протон на два протона и антипротон?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v