Протон — не сплошной шарик. Его заряд, масса и другие свойства распределены в пространстве по-разному, и у каждого свойства свой радиус. Физики давно умеют измерять, где сосредоточен заряд протона и где его масса. Теперь они добрались до ещё одной характеристики — барионного числа, то есть числа, которое показывает, сколько тяжёлых частиц (барионов) участвует в процессе. Оказалось, что барионное число протона живёт в очень тесной сердцевине.

Чтобы это увидеть, исследователи сталкивали фотоны с протонами и смотрели, какие мезоны рождаются: ро-мезоны, омега-мезоны, пионы. По тому, как сильно эти мезоны разлетаются в стороны (по их поперечному импульсу), можно восстановить, из какой области протона они вылетели. Метод похож на то, как по кругам на воде определяют, где упал камень. Оказалось, что барионное число сосредоточено в области радиусом 0.33–0.53 фемтометра. Один фемтометр — это одна миллионная одной миллиардной метра, то есть размер атомного ядра.

Для сравнения: заряд и масса протона распределены заметно шире — их радиус не меньше 0.67 фемтометра. Получается, что барионное число — это как плотное ядрышко внутри более рыхлого облака заряда и массы. Такая картина помогает лучше понять, как устроен протон и почему ядерные силы ведут себя именно так, а не иначе.

Этот результат — ещё один шаг к полной карте внутренностей протона. Чем точнее мы знаем, где что находится внутри этих крошечных частиц, тем лучше понимаем, как устроена материя вокруг нас.