El protón tiene tres partes, dos quarks arriba y uno abajo quark ... y los gluones que intercambian estos tres quarks, que es cómo funciona la fuerza fuerte (nuclear) para evitar que salgan.
El mundo del protón es totalmente cuántico, por lo que se describe completamente con solo un puñado de números, caracterizando su giro (un término técnico, que no debe confundirse con la palabra inglesa cotidiana; el giro del protón es 1/2), eléctrico carga (+1 e, o 1.602176487 (40) × 10-19 C), isospin (también 1/2) y paridad (+1). Estas propiedades se derivan directamente de las de las partes de protones, los tres quarks; por ejemplo, el quark up tiene una carga eléctrica de +2/3 e, y el down -1/3 e, que suman +1 e. Otro ejemplo, carga de color: el protón tiene una carga de color de cero, pero cada uno de sus tres quarks constituyentes tiene una carga de color distinta de cero: uno es 'azul', uno 'rojo' y otro 'verde', que 'suma 'a cero (por supuesto, ¡la carga de color no tiene nada que ver con los colores que usted y yo vemos con nuestros ojos!).
A Murray Gell-Mann y George Zweig se les ocurrió independientemente la idea de que las partes del protón son quarks, en 1964 (aunque no fue hasta varios años después que se obtuvieron buenas pruebas de la existencia de tales partes). Posteriormente, Gell-Mann recibió el Premio Nobel de Física por este y otros trabajos sobre partículas fundamentales (Zweig aún no ha recibido un Nobel).
La teoría cuántica que describe la interacción fuerte (o fuerza nuclear fuerte) es la cromodinámica cuántica, QCD para abreviar (nombrado en parte por los "colores" de los quarks), y esto explica por qué el protón tiene la masa que tiene. Verá, la masa del quark up es de aproximadamente 2,4 MeV (megavoltios de electrones; los físicos de partículas miden la masa en MeV / c2), y el descenso es de aproximadamente 4,8 MeV. Los gluones, como los fotones, no tienen masa, por lo que el protón debería tener una masa de aproximadamente 9.6 MeV (= 2 x 2.4 + 4.8), ¿verdad? ¡Pero es, de hecho, 938 MeV! QCD explica esta enorme diferencia por la energía del vacío QCD dentro del protón; Básicamente, la autoenergía de las interacciones incesantes de quarks y gluones.
Lectura adicional: The Physics of RHIC (Brookhaven National Lab), ¿cómo se mantienen unidos los protones y los neutrones en un núcleo ?, y ¿son fundamentales los protones y los neutrones? (The Particle Adventure) son tres buenos lugares para ir.
Algunos de los artículos de la revista Space relevantes para las partes de protones son: Detector final en el lugar en el Gran Colisionador de Hadrones, Almacenes ocultos de deuterio descubiertos en la Vía Láctea y Nuevo estudio encuentra que la fuerza fundamental no ha cambiado con el tiempo.
Dos episodios de Astronomy Cast que no querrás perderte, en partes de protones: The Strong and Weak Nuclear Forces, y Inside the Atom.
Fuentes:
Chem4Kids
Wikipedia
