Протон — это не твёрдый шарик, а скорее тугое переплетение кварков и глюонов. Глюоны — частицы, которые переносят сильное взаимодействие, своего рода клей, удерживающий кварки вместе. Но этот клей не просто соединяет — он давит.
В эксперименте J/ψ-007 на ускорителе Jefferson Lab пучок фотонов направили на протоны. Иногда фотон, столкнувшись с протоном, рождал частицу J/ψ, которая затем распадалась на пару мюонов. Измеряя, как часто это происходит под разными углами, физики восстановили, как глюоны распределены внутри протона.
Оказалось, что глюоны сосредоточены ближе к краю протона и создают сжимающее давление. Это давление не даёт кваркам разлететься — оно и есть та сила, что держит протон целым. Результаты совпали с расчётами на суперкомпьютерах, где физики моделируют поведение кварков и глюонов из первых принципов.
Теперь у нас есть прямое экспериментальное подтверждение того, как именно глюоны формируют внутреннюю структуру протона. Это важно не только для понимания устройства материи, но и для будущих экспериментов на новых ускорителях, где протоны будут сталкиваться с ещё большей энергией.
Давление внутри протона в миллиарды раз превышает давление в центре нейтронной звезды — самого плотного известного объекта во Вселенной.
В романе «Задача трёх тел» Лю Цысиня инопланетяне создают протоны-софоны, разворачивая их в двухмерные структуры — но даже там не упоминается, как глюонное давление удерживает их от распада.