До складу протонів може входити чарівний кварк, маса якого в 1,5 рази більше маси субатомної частинки.
Аналіз великої кількості експериментальних даних, отриманих при зіткненні частинок довів, що протони можуть містити чарівні кварки. Дослідження колаборації NNPDF опубліковано в журналі Nature.
Протон – позитивно заряджена частинка, що входить в ядро атома. Незважаючи на крихітний розмір ці частинки складені. Відповідно до квантової хромодинаміки кожен протон являє собою два верхніх кварки і один нижній, пов’язані між собою глюонами. Ця модель відносно непогано описує протон, але є спрощеною. Численні дослідження показали, що крім верхнього і нижнього кварка до складу протона можуть тимчасово входити інші кварки.
Всього існує шість типів кварків. Три з них важче протонів, а три — легше. Чарівний кварк (с-кварк) – найлегший з важкої групи. У своєму експерименті вчені використовували новий підхід для аналізу спостережень, отриманих за 35 років.
Щоб дізнатися про структуру субатомних і елементарних частинок, дослідники зіштовхують їх з неймовірною швидкістю на прискорювачах частинок, таких як Великий адронний коллайдер. У своїй роботі вчені з некомерційною колаборацією NNPDF зібрали дані про результати таких зіткнень з 1980-х років.
Результати спостережень вчені використовували для машинного навчання моделі, яка повинна була реконструювати склад частинок. Алгоритм представив можливі структури та ймовірність того, що вони дійсно можуть існувати.
Дослідження показало, що, хоч ймовірність такої події і низька, чарівний кварк може входити до складу протонів. При цьому різниця в масах регулюється імовірнісним характером квантової фізики. Велика маса і низький шанс попадання с-кварка в протон врівноважують один одного, оскільки повна маса кварка не поглинається субатомною часткою навіть коли він входить до її складу, пояснюють фізики.