¿Qué se entiende por función de estructura de protones?

Tal vez estoy simplificando demasiado, pero estas respuestas también las leen otras personas con inquietudes similares, por lo que comenzaré de manera simple.

En la física clásica es fácil medir la sección transversal de un objetivo. Tomamos una cinta métrica y obtenemos su sección transversal de la geometría. Para objetos a distancia usamos la luz inteligentemente y con las correspondientes fórmulas geométricas obtenemos la sección transversal.

Podríamos conseguirlo disparando a un pequeño objetivo inaccesible y contando los impactos del fallo y la geometría de las balas y el espacio llegan a una sección transversal del objetivo de forma desordenada (la luz es mucho mejor).

Cuando alcanzamos los tamaños de partículas elementales de nanómetros y menos, entramos en el régimen de la mecánica cuántica y las únicas herramientas que tenemos realmente son disparar partículas entre sí y mirar las partículas salientes. Dada la formulación de probabilidad de la mecánica cuántica, el conteo de aciertos y errores dio una "sección transversal" en centímetros cuadrados, el mismo concepto que en la mecánica clásica, pero esta vez dominado por la naturaleza probabilística de la bestia. Las fórmulas utilizadas fueron soluciones de ecuaciones mecánicas cuánticas y estas conducen a una fórmula dada en su enlace como fórmula 1). La mecánica cuántica decía que la dispersión podía describirse en esta forma funcional, donde las funciones W1 y W2 se comprobarían midiéndolas en experimentos de dispersión.

Esta entrada de blog podría ayudarlo, repasa la historia de la terminología.

En la imagen de arriba, a la izquierda, los datos experimentales muestran los factores de forma (extraídos de la tasa de dispersión) en función del cuadrado de la transferencia de momento, q^2. Los factores se comportan según una simple "fórmula dipolar", lo que implica que el protón parece un objeto bastante simple, con una distribución de carga y momento magnético siguiendo una distribución exponencial. Tenga en cuenta que la dependencia de la transferencia de cantidad de movimiento de los factores de forma implica que el electrón está viendo un objeto con una estructura extendida, con un tamaño característico bien definido.

De esta manera, utilizando la fórmula de la sección transversal, podemos obtener un tamaño para el protón que depende de la transferencia de cuatro impulsos del electrón entrante, cuanto mayor sea Q**2, menor será el protón.

Estos factores de forma fueron tabulados y utilizados para confirmar el modelo simple, que el protón se comporta como un tipo de distribución uniforme de materia.

Entonces, los datos se ajustan a un modelo simple, pero esto aún no explica mucho de lo que realmente contienen el protón y el neutrón. Para recopilar más información, se requieren interacciones de mayor energía.

Esta imagen simple se modificó una vez que se alcanzaron energías más altas, porque se hizo evidente que, (como en el experimento de Rutherford), los electrones golpeaban un núcleo duro , un segundo nivel de dispersión de las cargas dentro del protón.

En general, las funciones de estructura son funciones matemáticas que entran en los cálculos de la sección transversal que pueden medirse, tabularse y probarse con modelos.