O próton tem três partes, dois quarks up e um quark down ... e os glúons que esses três quarks trocam, e é assim que a força (nuclear) forte trabalha para impedir que eles saiam.
O mundo do próton é totalmente quântico e, portanto, é descrito inteiramente por apenas alguns números, caracterizando sua rotação (um termo técnico, que não deve ser confundido com a palavra inglesa comum; a rotação do próton é 1/2), elétrica carga (+1 e, ou 1,602176487 (40) × 10-19 C), isospina (também 1/2) e paridade (+1). Essas propriedades são derivadas diretamente das partes dos prótons, os três quarks; por exemplo, o quark up tem uma carga elétrica de +2/3 e, e o -1/3 e down, que somam +1 e. Outro exemplo, carga de cor: o próton tem uma carga de cor zero, mas cada um de seus três quarks constituintes tem uma carga de cor diferente de zero - um é 'azul', um 'vermelho' e um 'verde' - que 'soma 'a zero (é claro, a carga de cores não tem nada a ver com as cores que você e eu vemos com nossos olhos!).
Murray Gell-Mann e George Zweig tiveram a ideia de que as partes do próton são quarks, em 1964 (embora não tenha sido até vários anos depois que foram obtidas boas evidências da existência de tais partes). Mais tarde, Gell-Mann recebeu o Prêmio Nobel de Física por isso e outros trabalhos sobre partículas fundamentais (Zweig ainda não recebeu um Nobel).
A teoria quântica que descreve a forte interação (ou força nuclear forte) é a cromodinâmica quântica, QCD para abreviar (em parte devido às 'cores' dos quarks), e isso explica por que o próton tem a massa que possui. Veja, a massa do quark up é de cerca de 2,4 MeV (mega-elétron-volts; físicos de partículas medem a massa em MeV / c2) e a queda é de cerca de 4,8 MeV. Os glúons, como os fótons, não têm massa; portanto, o próton deve ter uma massa de cerca de 9,6 MeV (= 2 x 2,4 + 4,8), certo? Mas é, de fato, 938 MeV! O QCD é responsável por essa enorme diferença pela energia do vácuo do QCD dentro do próton; basicamente, a auto-energia de interações incessantes de quarks e glúons.
Leitura adicional: The Physics of RHIC (Brookhaven National Lab), como os prótons e nêutrons são mantidos juntos em um núcleo? E os prótons e nêutrons são fundamentais? (a Aventura de Partículas) são três bons lugares para ir!
Alguns dos artigos da Revista Space relevantes para as peças de prótons são: Detector final instalado no Large Hadron Collider, lojas ocultas de deutério descobertas na Via Láctea e um novo estudo constata que a força fundamental não mudou ao longo do tempo.
Dois episódios do elenco de astronomia que você não vai perder, em partes de prótons: as forças nucleares fortes e fracas e Inside the Atom.
Fontes:
Chem4Kids
Wikipedia
