I protoni, presenti nei nuclei atomici, non sono particelle elementari, ma strutture complesse formate da tre quark uniti dalla forza nucleare forte. Questa interazione è di gran lunga più intensa della forza elettromagnetica e supera di molte volte l’attrazione gravitazionale tra particelle subatomiche. Un recente studio ha analizzato questa intensità, scoprendo che le forze interne ai protoni possono raggiungere valori straordinari, fino a 500.000 Newton.
Un’energia paragonabile a forze macroscopiche
Per comprendere meglio la portata di questa forza su scala microscopica, basti pensare che è pari al 4% della spinta generata da uno space shuttle al decollo. In termini più concreti, questa interazione equivale alla pressione esercitata da una cintura di sicurezza in un impatto contro un muro a 100 chilometri all’ora. Per avere un confronto ancora più intuitivo, è come il peso di 10 elefanti, 5 telescopi Hubble, o 4 campane del Big Ben concentrate in uno spazio incredibilmente piccolo, inferiore alle dimensioni di un nucleo atomico.
Nuova mappatura delle forze interne
Secondo Joshua Crawford, dell’Università di Adelaide, questo studio fornisce una visione senza precedenti sulle dinamiche interne dei protoni, aiutando a comprendere il loro comportamento nelle collisioni ad alta energia, come quelle condotte al Large Hadron Collider. Queste informazioni sono cruciali per esplorare la struttura fondamentale della materia e migliorare le teorie sulla fisica delle particelle.
La modellazione delle interazioni tra i quark all’interno di un protone e con quelli dei neutroni nei nuclei atomici è da sempre una delle sfide più difficili della fisica teorica. Per affrontare questa complessità, i ricercatori hanno applicato una tecnica avanzata: la cromodinamica quantistica su reticolo. Il Professore Associato Ross Young, co-autore dello studio, ha spiegato come questa metodologia permetta di suddividere spazio e tempo in una griglia estremamente dettagliata, simulando il comportamento della forza forte in diverse regioni all’interno del protone.
Implicazioni e applicazioni future
Lo studio della struttura interna dei protoni non ha solo valore teorico, ma potrebbe avere ripercussioni significative in diversi ambiti. Un esempio concreto è la terapia protonica, una tecnica avanzata che sfrutta protoni ad alta energia per distruggere tumori con estrema precisione, riducendo al minimo i danni ai tessuti sani circostanti.
Secondo Young, proprio come la comprensione della luce ha portato alla nascita di tecnologie come i laser e le moderne tecniche di imaging, l’approfondimento della conoscenza sui protoni potrebbe aprire la strada a innovazioni rivoluzionarie nei settori della scienza e della medicina.
