לפרוטון שלושה חלקים, שני קווארקים במעלה ואחד קווארק למטה ... והגלואונים ששלושת הקווארקים האלה מחליפים, וככה פועל הכוח החזק (הגרעיני) בכדי למנוע מהם לצאת.
עולם הפרוטון הוא עולם קוונטי לחלוטין, ולכן הוא מתואר כולו רק על ידי קומץ מספרים, המאפיין את הסיבוב שלו (מונח טכני, שלא להתבלבל עם המילה האנגלית היומיומית; הסיבוב של הפרוטון הוא 1/2), חשמלי טעינה (+1 e, או 1.602176487 (40) × 10-19 C), איזוספין (גם 1/2), זוגיות (+1). תכונות אלה נגזרות ישירות מאלו של חלקי הפרוטון, שלושת הקווארקים; לדוגמה, לקווארק העליונה יש מטען חשמלי של +2/3 e, ולמטה -1/3 e, המסכמים ל- +1 e. דוגמא נוספת, מטען צבע: לפרוטון מטען צבע של אפס, אך לכל אחד משלושת הקווארקים המרכיבים אותו יש מטען צבע שאינו אפס - אחד הוא 'כחול', אחד 'אדום' ואחד 'ירוק' - איזה 'סכום' 'לאפס (כמובן, לטעינת הצבעים אין שום קשר לצבעים שאתה ואני רואים בעיניים שלנו!).
מוריי גל-מאן וג'ורג 'צוויג הגישו באופן עצמאי את הרעיון שחלקי הפרוטון הם קווארקים, בשנת 1964 (אם כי רק לאחר מספר שנים הושגה ראיה טובה לקיומם של חלקים כאלה). גל-מן זכה בהמשך בפרס נובל לפיזיקה על כך, ועבודה אחרת על חלקיקים יסודיים (צוויג טרם קיבל נובל).
התיאוריה הקוונטית המתארת את האינטראקציה החזקה (או הכוח הגרעיני החזק) היא כרומודינמיקה קוונטית, QCD לקצרה (נקראת בחלקה על שם 'הצבעים' של הקווארקים), וזה מסביר מדוע לפרוטון יש את המסה שהוא עושה. תבינו, המסה של הקווארק העליונה היא בערך 2.4 MeV (מגה-אלקטרונים וולט; פיסיקאים של חלקיקים מודדים מסה ב- MeV / c2), והירידה בערך 4.8 MeV. גלואונים, כמו פוטונים, הם חסרי מסה, ולכן הפרוטון צריך להיות מסה של בערך 9.6 MeV (= 2 x 2.4 + 4.8), נכון? אבל זהו, למעשה, 938 MeV! QCD מהווה את ההבדל העצום הזה באנרגיה של ואקום ה- QCD בתוך הפרוטון; בעיקרון, האנרגיה העצמית של אינטראקציות בלתי פוסקות של קווארקים וגלונים.
קריאה נוספת: הפיזיקה של RHIC (המעבדה הלאומית ברוקבן), כיצד הפרוטונים והנויטרונים מוחזקים יחד בגרעין ?, והאם הפרוטונים והנויטרונים הם בסיסיים? (הרפתקאת החלקיקים) הם שלושה מקומות טובים ללכת!
כמה מהמאמרים של מגזיני החלל הרלוונטיים לחלקי פרוטון הם: גלאי סופי במקום ב"הדרדר הגדול ", חנויות נסתרות של דברים שהתגלו בדרך החלב, וממצאי מחקר חדש מוצאים שכוח היסוד לא השתנה לאורך זמן.
שני פרקי אסטרונומיה קאסט שלא תרצו לפספס, על חלקי פרוטון: כוחות הגרעין החזקים והחלשים, ובתוך האטום.
מקורות:
Chem4Kids
ויקיפדיה
