Որտեղից է առաջանում սովորական մատերիայի զանգվածը

Պրոտոնները և նեյտրոնները՝ ատոմային միջուկների հիմնական «շինանյութերը», հարյուրավոր անգամ ավելի ծանր են, քան այն երեք քվարկների զանգվածների գումարը, որոնցից նրանք կազմված են։ 2012 թվականին հայտնաբերված Հիգսի մեխանիզմը պատասխանատու է նուկլոնների զանգվածի ընդամենը 1–2%–ի համար։ Մնացած 98%–ը առաջանում էր «ոչ մի տեղից», և մինչև վերջերս ոչ ոք չէր կարողանում ճշգրիտ նկարագրել, թե կոնկրետ ինչպես։

Պատասխանը գտնվեց Քվանտային Քրոմոդինամիկայում։ Ջեֆերսոնի անվան Ազգային արագացուցչային լաբորատորիայի (Jefferson Lab, ԱՄՆ) ֆիզիկոսների միջազգային թիմը Symmetry հանդեսում հրապարակել է մի աշխատություն, որը համարվում է ադրոնների՝ ուժեղ փոխազդեցությանը մասնակցող մասնիկների զանգվածի ծնունդի մինչ օրս ամենաամբողջական բացատրությունը։ Ըստ Քվանտային Քրոմոդինամիկայի (ՔՔԴ), պրոտոնի զանգվածը գրեթե ամբողջությամբ էներգիա է, որը պարփակված է քվարկների և գլյուոնների դաշտերում։ Պրոտոնի ներսում գլյուոններն ունակ են փոխազդելու իրենք իրենց հետ՝ ստեղծելով անհավանական բարդ և հեռավորության հետ փոփոխվող դինամիկա։ Փոքր հեռավորությունների վրա (պրոտոնի չափի կարգի) քվարկները դադարում են լինել «մերկ» և շրջապատվում են վիրտուալ մասնիկների ամպով՝ դառնալով «հագնված»։ Հենց այս վիճակում է, որ յուրաքանչյուր քվարկ ձեռք է բերում մոտ 400 ՄէՎ դինամիկ զանգված, իսկ երեք այդպիսի «հագնված» քվարկներ, փոխազդելով միմյանց հետ, տալիս են գրեթե 1 ԳէՎ (938 ՄէՎ) զանգվածով պրոտոն։ Սա է հենց սովորական նյութի զանգվածի այդ 98%–ը։

1990-ականներից սկսած Jefferson Lab-ը CEBAF արագացուցչի վրա տվյալներ էր հավաքում պրոտոնի կառուցվածքի և նրա գրգռված վիճակների մասին։ Օգտագործելով Շվինգերի շարունակական մոտեցման մեթոդը, գիտնականներն առաջին անգամ կարողացան համադրել ՔՔԴ–ի տեսական հաշվարկները իրական փորձարարական դիտարկումների հետ ամբողջ հեռավորությունների տիրույթում։ Արդյունքը միանշանակ է. հենց քվարկների «հագնվելը» և ուժեղ փոխազդեցության դինամիկան են ամբողջությամբ բացատրում պրոտոնի և մյուս ադրոնների զանգվածը։

Հին 6 ԳէՎ ծրագրի տվյալները ծածկում էին այն գոտին, որտեղ զանգվածի մոտ 30%–ն է ծնվում։ Ներկայիս 12 ԳէՎ ծրագիրն արդեն հասել է կեսին։ Ավելի էներգիայով փնջերով ապագա փորձերը թույլ կտան «տեսնել» ամբողջ տիրույթը և վերջնականապես փակել հարցը։

«Երբ մենք ունենանք ամբողջական պատկերը, մենք իսկապես կհասկանանք, թե ինչպես գրեթե անզանգված քվարկներից է ծնվում տեսանելի Տիեզերքի գրեթե ամբողջ զանգվածը», — ընդգծել է հետազոտության հեղինակներից Վիկտոր Մոկեևը։