यदि आप मैजिक स्कूल बस में सवार हो गए और सिकुड़ने लगे - एक चींटी या एक अमीबा या एक कोशिका से छोटा, और तब तक सिकुड़ता रहा जब तक कि एक परमाणु पूरे विश्व के रूप में बड़े नहीं थे, और यहां तक कि उनके घटक कण भी आप पर हावी थे - आप विशाल, परस्पर विरोधी दबावों के साथ बुदबुदाती हुई दुनिया में प्रवेश करें।
एक प्रोटॉन के केंद्र में, एक न्यूट्रॉन स्टार के अंदर पाया जाने वाला दबाव आपको कण के किनारे की ओर बाहर निकाल देगा। लेकिन प्रोटॉन की बाहरी सीमा पर, एक समान और विपरीत बल आपको प्रोटॉन के केंद्र की ओर धकेल देगा। रास्ते के साथ, आप बग़ल में चल रहे कतरनी सेनाओं से प्रभावित होंगे जो किसी भी व्यक्ति को अपने जीवनकाल में कभी भी अनुभव करेंगे।
फिजिकल रिव्यू लेटर्स नामक पत्रिका में 22 फरवरी को प्रकाशित एक नया पेपर, एक प्रोटॉन के अंदर प्रतिस्पर्धा के दबाव का अभी तक का सबसे पूरा विवरण प्रस्तुत करता है, न कि इसके क्वार्क के संदर्भ में - कण जो एक प्रोटॉन को उसका द्रव्यमान देते हैं - लेकिन इसके ग्लून्स द्रव्यमान रहित कण जो उन क्वार्क को एक साथ बांधते हैं।
यह बुदबुदाती, उबलती हुई क्वांटम अवस्था
प्रोटॉन के सरल विवरण में ग्लून्स के एक समूह द्वारा एक साथ रखे गए केवल तीन क्वार्क शामिल होते हैं। मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (एमआईटी) के भौतिक विज्ञानी सह-लेखक फियाला शहनान ने कहा, लेकिन वे वर्णन अधूरे हैं।
शॉन ने लाइव साइंस को बताया, "प्रोटॉन ग्लून्स के एक गुच्छा से बना होता है और फिर वास्तव में क्वार्क का एक गुच्छा होता है।" "केवल तीन नहीं। तीन मुख्य क्वार्क हैं, और फिर क्वार्क-एंटीकार्क जोड़े की कोई भी संख्या जो दिखाई देती है और गायब हो जाती है ... और यह इस बुदबुदाती हुई, उबलते हुए क्वांटम राज्य के सभी जटिल इंटरैक्शन हैं जो दबाव उत्पन्न करते हैं।"
शहनाहन और सह-लेखक विलियम डेटोल्ड, जो एमआईटी के एक भौतिक विज्ञानी भी हैं, ने पाया कि ग्लूऑन एक प्रोटॉन के अंदर क्वार्क के रूप में लगभग दोगुना दबाव पैदा करते हैं, और यह कि यह दबाव पहले से ज्ञात व्यापक क्षेत्र में वितरित किया जाता है। उन्होंने पाया कि एक प्रोटॉन का कुल दबाव 100 डेसीबल (या इसके बाद 35 शून्य के साथ 1) पेस्कल्स है - या पृथ्वी के केंद्र पर दबाव के अनुसार लगभग 260 सेक्स्टिलियन (या इसके बाद 22 शून्य के साथ 26)।
गंभीर रूप से, वह दबाव दो अलग-अलग दिशाओं में इंगित करता है।
"वहाँ सकारात्मक दबाव का एक क्षेत्र है, इसलिए वहाँ भी नकारात्मक दबाव का एक क्षेत्र होना चाहिए," उसने कहा। "अगर केवल सकारात्मक दबाव का क्षेत्र होता तो प्रोटॉन का विस्तार होता रहता और यह स्थिर नहीं होता।"
एक बहुत बड़ी गणना
लेकिन जितने बड़े दबाव होते हैं, वैज्ञानिकों के पास उन्हें ज्यादातर परिस्थितियों में सीधे मापने का कोई तरीका नहीं होता है। प्रोटॉन के अंदरूनी हिस्सों की जांच करने के लिए, वैज्ञानिकों ने बहुत उच्च ऊर्जा पर समान-टिनियर इलेक्ट्रॉनों के साथ उन पर बमबारी की। इस प्रक्रिया में, वे प्रोटॉन बदलते हैं। कोई भी ज्ञात प्रयोग यह नहीं बता सकता है कि यह कम ऊर्जा पर एक प्रोटॉन के अंदर क्या है जैसा वे आमतौर पर अनुभव करते हैं।
इसलिए वैज्ञानिक क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स (क्यूसीडी) के सिद्धांत पर भरोसा करते हैं - जो क्वार्क और मजबूत बल-वहन करने वाले ग्लूओं का वर्णन करता है जो उन्हें एक साथ बांधते हैं। वैज्ञानिकों को पता है कि क्यूसीडी काम करता है क्योंकि उच्च-ऊर्जा प्रयोग इसकी भविष्यवाणियां करते हैं, डेटमॉल्ड ने कहा। लेकिन कम ऊर्जा पर, उन्हें गणित और गणना पर भरोसा करना पड़ता है।
"दुर्भाग्य से विश्लेषणात्मक रूप से अध्ययन करना बहुत कठिन है, कलम और कागज के साथ समीकरण लिखना," शहनहन ने कहा।
इसके बजाय, शोधकर्ताओं ने सुपर कंप्यूटर को चालू किया जो जटिल समीकरणों को हल करने के लिए हजारों प्रोसेसर-कोर को एक साथ नेटवर्क करता है।
उन्होंने कहा कि दो सुपर कंप्यूटरों के एक साथ काम करने में भी, गणना में लगभग एक साल लग गया।
Shanhan और Detmold ने अपने विभिन्न आयामों में प्रोटॉन को तोड़ दिया (अंतरिक्ष के लिए तीन, और समय के लिए एक) सुपर कंप्यूटर को हल करने के लिए समस्या को सरल बनाने के लिए।
एक एकल संख्या के बजाय, परिणामी दबाव नक्शा तीर के क्षेत्र की तरह दिखेगा, सभी अलग-अलग आकार और अलग-अलग दिशाओं में इंगित करेंगे।
तो सवाल का जवाब, "एक प्रोटॉन के अंदर दबाव क्या है?" इस बात पर बहुत कुछ निर्भर करता है कि आप किस प्रोटॉन के बारे में पूछ रहे हैं।
यह प्रोटॉन की त्रिज्या पर भी निर्भर करता है। यदि प्रोटॉन ग्लून्स और क्वार्क के बैग होते हैं, तो वे बैग उन पर काम करने वाले अन्य कणों के आधार पर बढ़ते और सिकुड़ते हैं। इसलिए शहनहान और डेटमॉल्ड के नतीजे एक ही नंबर पर नहीं आते हैं।
लेकिन अब हमारे इन छोटे, उबलते हुए दुनिया के चरम के नक्शे हमारे बहुत अधिक ज्वलंत हैं।
