พบความดันในโปรตอนสูงกว่าใจกลางดาวนิวตรอน 10 เท่า

  • 21 พฤษภาคม 2018
ภาพจำลองนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม ประกอบไปด้วยโปรตอนและนิวตรอนอย่างละ 2 ตัว Image copyright SPL
คำบรรยายภาพ ภาพจำลองนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม ประกอบไปด้วยโปรตอนและนิวตรอนอย่างละ 2 ตัว

ผลการตรวจวัดคุณสมบัติเชิงกลของอนุภาคที่เล็กกว่าอะตอมครั้งแรกของโลก พบว่าความดันภายในอนุภาคโปรตอน (Proton) นั้นสูงอย่างเหลือเชื่อ โดยอยู่ในระดับที่สูงยิ่งกว่าความดันใจกลางดาวนิวตรอนซึ่งสามารถบดขยี้ทำลายอะตอมได้ด้วยซ้ำ

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการเจฟเฟอร์สัน (TJNAF) ของสหรัฐฯ ตีพิมพ์เผยแพร่ผลการศึกษาข้างต้นในวารสาร Nature โดยระบุว่าใช้เทคนิคใหม่ตรวจวัดและคำนวณแรงดันภายในอนุภาคโปรตอนได้ถึง 100 เดซิลเลียนปาสคาล (100 decillian Pascal) หรือเท่ากับค่าความดันที่ขึ้นต้นด้วยเลข 1 และมีศูนย์ตามหลังมาอีก 35 ตัว

ดร. วอลเคอร์ เบอร์เคิร์ต หนึ่งในทีมนักวิทยาศาสตร์ดังกล่าวระบุว่า แรงดันมหาศาลนี้มีทิศทางออกมาจากศูนย์กลางของอนุภาคโปรตอน โดยอยู่ในระดับสูงกว่าแรงดันที่ใจกลางของดาวนิวตรอนซึ่งมีความหนาแน่นอย่างมากถึง 10 เท่า นอกจากนี้ ยังพบแรงดันที่อ่อนกว่าใกล้บริเวณรอบนอกของโปรตอนในทิศทางที่มุ่งเข้าสู่ใจกลางของอนุภาคอีกด้วย

"การกระจายความดันภายในโปรตอนนั้นขึ้นอยู่กับแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม ซึ่งเป็นตัวการยึดโยงควาร์ก 3 ตัวที่ประกอบกันขึ้นเป็นโปรตอนเอาไว้ โดยควาร์กเหล่านี้ถูกแรงดันมหาศาลที่ว่ามากระทำตลอดเวลา เหมือนอยู่ภายในหม้ออัดแรงดันที่ใช้ทำอาหาร" ดร. เบอร์เคิร์ตกล่าว

ก่อนหน้านี้บรรดานักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่มีความเห็นว่า เราอาจจะไม่สามารถเรียนรู้ถึงโครงสร้างและคุณสมบัติเชิงกลของอนุภาคที่เล็กกว่าอะตอมได้เลย เนื่องจากอนุภาคในระดับดังกล่าวมีปฏิสัมพันธ์กันด้วยแรงโน้มถ่วงน้อยมาก อย่างไรก็ตาม ทีมนักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการเจฟเฟอร์สันได้พัฒนาเทคนิคใหม่ที่ใช้แรงแม่เหล็กไฟฟ้าแทนแรงโน้มถ่วงเข้าตรวจสอบโครงสร้างภายในของโปรตอนได้

มีการยิงลำแสงอิเล็กตรอนเข้าไปในนิวเคลียสของอะตอม ซึ่งอิเล็กตรอนนี้จะไปทำปฏิกิริยาในทางแม่เหล็กไฟฟ้ากับควาร์กภายในโปรตอน และทำให้โปรตอนปลดปล่อยพลังงานในรูปโฟตอนหรืออนุภาคของแสงออกมาให้ทำการศึกษา

ในขั้นต่อไป ทีมนักวิทยาศาสตร์จะใช้เทคนิคดังกล่าวลงมือศึกษาเรื่องแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มภายในโปรตอนให้ละเอียดขึ้น ซึ่งจะเปิดประตูไปสู่ทิศทางใหม่ในการศึกษาวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์และฟิสิกส์อนุภาคในอนาคต

ข่าวที่เกี่ยวข้อง

อ่านข่าวนี้เพิ่มเติม