Rolul vital al diferentei de masa dintre protoni si neutroni

Univers_omNucleele atomilor sînt formate din protoni și neutroni, a căror mase sînt extrem de apropiate – totuși, neutronii sînt puțin mai masivi. Dar știți că tocmai această diferență este extrem de importantă pentru evoluția Universului și a jucat un rol fundamental în nașterea stelelor, care au generat în final atomii din care sîntem făcuți chiar noi?

Ei bine, cercetătorii încearcă să înțeleagă care este originea acestei mici diferențe.

Diferența infimă de care vorbeam este următoarea: masa protonului este de circa 938,3 MeV, iar cea a neutronului de 939,6 MeV. Iar din cauza acestei diferențe neutronii liberi se dezintegrează în protoni, electroni și antineutrini (electronici), avînd o durată de viață de circa 15 minute. Ei bine, dacă diferența dintre cele două mase ar fi fost cu doar 0,05% mai mică, s-a calculat că imediat după Big Bang s-ar fi produs, în urma nucleosintezei, mai mult heliu și mai puțin hidrogen. Iar acest lucru ar fi avut drept consecință dificultatea “aprinderii” stelelor – întrucît acestea “funcționează” pe baza reacțiilor de fuziune nucleară, care la rîndul ei pornește de la hidrogen. Iată cum istoria evoluției Universului ar fi putut fi cu totul alta!
De unde provine această diferență de masă între protoni și neutroni?
La această întrebare au încercat să răspundă mulți cercetători. În prezent știm că neutronii și protonii sînt compuși din cuarci (2 de tip “up” și 1 de tip “down” la protoni, respectiv 2 cuarci “down” și 1 “up” la neutroni). Dar calcularea masei protonilor și a neutronilor este extrem de dificilă, întrucît trebuie ținut cont de interacțiunile de tip electromagnetic și de interacțiunea de natură nucleară tare dintre cuarci (care schimbă între ei gluoni).
Teoria care studiază interacțiunea tare între cuarci – QCD – este încă misterioasă: nu am reușit să avem o descriere completă a fenomenelor la energii joase, precum cele între cuarcii dintre protoni și neutroni. În acest regim de energii, dezvoltarea metodelor de calcul este foarte anevoioasă, gluonii (mediatorii interacțiunii tari) interacționînd între ei, ceea ce complică totul.
Recent însă, un grup de cercetători de la Universitatea Wuppertal a reușit să calculeze, pornind de la teoriile microscopice, diferența de masă între protoni și neutroni și să obțină un rezultat extrem de apropiat de cel real. Cercetătorii au demonstrat că la baza diferenței de masă stă jocul dintre interacțiunea electromagnetică și cea tare – rezultatul combinat al celor două tipuri de interacțiuni ducînd în final la o infimă diferență care are însă un rol enorm. În această situație, s-ar putea spune: “O mică diferență pentru particule, o diferență enormă pentru Univers”. Și pentru noi.

CĂTĂLINA OANA CURCEANU

Comenteaza acest articol

comentarii

Poate te intereseaza

(VIDEO) SpaceX a dezvaluit detalii despre nava care va duce oameni pe Marte

Elon Musk, fondatorul proiectului, a dezvaluit nu doar ca deja au fost testate motoarele navei …

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *