แรงหมุนวน แรงกดดันในการบดที่วัดในโปรตอน | นิตยสารควอนต้า

นักฟิสิกส์ได้เริ่มสำรวจโปรตอนราวกับว่ามันเป็นดาวเคราะห์ย่อยอะตอม แผนที่ส่วนตัดแสดงรายละเอียดที่เพิ่งค้นพบเกี่ยวกับภายในของอนุภาค แกนกลางของโปรตอนมีแรงกดดันที่รุนแรงกว่าสสารรูปแบบอื่นใดที่ทราบ ครึ่งทางของพื้นผิว กระแสน้ำวนปะทะกันที่แรงผลักเข้าหากัน และ “ดาวเคราะห์” โดยรวมนั้นมีขนาดเล็กกว่าการทดลองครั้งก่อน ๆ ที่ได้แนะนำไว้

การตรวจสอบเชิงทดลองถือเป็นก้าวต่อไปในการทำความเข้าใจอนุภาคที่ยึดเหนี่ยวทุกอะตอมและประกอบเป็นส่วนใหญ่ในโลกของเรา

“เราเห็นว่ามันเป็นการเปิดทิศทางใหม่โดยสิ้นเชิงซึ่งจะเปลี่ยนวิธีการมองโครงสร้างพื้นฐานของสสารของเรา” กล่าว ลาติฟา เอลูอาดริรีนักฟิสิกส์จาก Thomas Jefferson National Accelerator Facility ในนิวพอร์ตนิวส์ รัฐเวอร์จิเนีย ซึ่งมีส่วนร่วมในความพยายามครั้งนี้

การทดลองดังกล่าวได้ฉายแสงใหม่ให้กับโปรตอน เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักวิจัยได้วางแผนอิทธิพลทางแม่เหล็กไฟฟ้าของอนุภาคที่มีประจุบวกอย่างพิถีพิถัน แต่ในการวิจัยครั้งใหม่ นักฟิสิกส์ของเจฟเฟอร์สัน แลป กลับทำแผนที่อิทธิพลแรงโน้มถ่วงของโปรตอนแทน ซึ่งได้แก่ การกระจายพลังงาน แรงกดดัน และแรงเฉือนตลอดจนทำให้โครงสร้างกาล-อวกาศโค้งงอในและรอบๆ อนุภาค นักวิจัยทำได้โดยใช้วิธีแปลกๆ ที่โฟตอนคู่ซึ่งเป็นอนุภาคของแสงสามารถเลียนแบบกราวิตอน ซึ่งเป็นอนุภาคที่ตั้งสมมุติฐานซึ่งสื่อถึงแรงโน้มถ่วง ด้วยการส่งโฟตอนไปยังโปรตอน พวกมันอนุมานโดยอ้อมว่าแรงโน้มถ่วงจะมีปฏิกิริยากับมันอย่างไร โดยตระหนักถึงความฝันที่มีมาหลายสิบปีในการซักถามโปรตอนด้วยวิธีทางเลือกนี้

“มันเป็นทัวร์เดอฟอร์ซ” กล่าว เซดริก ลอร์เซ่ซึ่งเป็นนักฟิสิกส์จาก Ecole Polytechnique ในฝรั่งเศส ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานนี้ “จากการทดลอง มันซับซ้อนมาก” 

จากโฟตอนถึงกราวิตอน

นักฟิสิกส์ได้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับโปรตอนในช่วง 70 ปีที่ผ่านมาโดยการชนมันด้วยอิเล็กตรอนซ้ำแล้วซ้ำเล่า พวกเขารู้ว่าประจุไฟฟ้าของมันขยายออกไปประมาณ 0.8 เฟมโตเมตร หรือหนึ่งในสี่ล้านล้านของเมตร จากศูนย์กลาง พวกเขารู้ว่าอิเล็กตรอนที่เข้ามามีแนวโน้มที่จะมองข้ามหนึ่งในสามของควาร์ก ซึ่งเป็นอนุภาคมูลฐานที่มีเศษส่วนของประจุ ซึ่งส่งเสียงหึ่งๆ อยู่ข้างใน พวกเขายังสังเกตเห็นผลลัพธ์ที่แปลกประหลาดอย่างลึกซึ้งของทฤษฎีควอนตัม โดยที่อิเล็กตรอนจะปรากฏขึ้นในการชนที่รุนแรงยิ่งขึ้น พบกับทะเลฟอง ประกอบด้วยควาร์กและกลูออนมากกว่ามาก ซึ่งเป็นพาหะของสิ่งที่เรียกว่าพลังแรง ซึ่งยึดควาร์กไว้ด้วยกัน

ข้อมูลทั้งหมดนี้มาจากการตั้งค่าครั้งเดียว: คุณยิงอิเล็กตรอนไปที่โปรตอน และอนุภาคจะแลกเปลี่ยนโฟตอนเดี่ยวซึ่งเป็นพาหะของแรงแม่เหล็กไฟฟ้า และผลักกันออกไป ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้านี้จะบอกนักฟิสิกส์ว่าควาร์กในฐานะวัตถุที่มีประจุ มีแนวโน้มที่จะจัดเรียงตัวเองอย่างไร แต่โปรตอนยังมีอะไรมากกว่าประจุไฟฟ้าอีกมาก

“สสารและพลังงานมีการกระจายตัวอย่างไร” ถาม ปีเตอร์ ชไวเซอร์เป็นนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีแห่งมหาวิทยาลัยคอนเนตทิคัต “เราไม่รู้”

ชไวเซอร์ใช้เวลาส่วนใหญ่ในอาชีพการงานของเขาโดยคิดถึงด้านแรงโน้มถ่วงของโปรตอน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เขาสนใจเมทริกซ์คุณสมบัติของโปรตอนที่เรียกว่าเทนเซอร์โมเมนตัมพลังงาน “เทนเซอร์โมเมนตัมพลังงานรู้ทุกอย่างที่ต้องรู้เกี่ยวกับอนุภาค” เขากล่าว

ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ซึ่งใช้แรงดึงดูดโน้มถ่วงเป็นวัตถุที่เคลื่อนที่ตามเส้นโค้งในอวกาศ-เวลา เทนเซอร์พลังงาน-โมเมนตัมจะบอกเวลาอวกาศว่าจะโค้งงออย่างไร ตัวอย่างเช่น อธิบายการจัดเรียงพลังงาน (หรือมวลที่เท่ากัน) ซึ่งเป็นแหล่งที่มาของการบิดตัวของกาลอวกาศ นอกจากนี้ยังติดตามข้อมูลเกี่ยวกับการกระจายโมเมนตัม รวมถึงตำแหน่งที่จะมีการบีบอัดหรือการขยายตัว ซึ่งสามารถโค้งงอกาล-อวกาศได้เล็กน้อย

ถ้าเราเรียนรู้รูปร่างของกาล-อวกาศที่ล้อมรอบโปรตอนได้ รัสเซีย และ อเมริกัน นักฟิสิกส์ทำงานอย่างอิสระในทศวรรษ 1960 เราสามารถอนุมานคุณสมบัติทั้งหมดที่จัดทำดัชนีไว้ในเทนเซอร์โมเมนตัมพลังงานของมันได้ ซึ่งรวมถึงมวลและการหมุนของโปรตอน ซึ่งทราบกันดีอยู่แล้ว พร้อมด้วยการจัดเรียงความดันและแรงของโปรตอน นักฟิสิกส์สมบัติโดยรวมเรียกว่า "ศัพท์ Druck" ตามหลังคำว่ากดดันในภาษาเยอรมัน คำนี้ “สำคัญพอๆ กับมวลและการหมุน และไม่มีใครรู้ว่ามันคืออะไร” ชไวท์เซอร์กล่าว แม้ว่าสิ่งนั้นจะเริ่มเปลี่ยนแปลงก็ตาม

ในยุค 60 ดูเหมือนว่าการวัดเทนเซอร์โมเมนตัมพลังงานและการคำนวณเทอม Druck นั้นต้องใช้การทดลองการกระเจิงตามปกติในเวอร์ชันแรงโน้มถ่วง: คุณยิงอนุภาคขนาดใหญ่ใส่โปรตอน และปล่อยให้ทั้งสองแลกเปลี่ยนกราวิตอน ซึ่งเป็นอนุภาคสมมุติ ที่ประกอบเป็นคลื่นความโน้มถ่วง แทนที่จะเป็นโฟตอน แต่เนื่องจากแรงโน้มถ่วงมีจุดอ่อนมาก นักฟิสิกส์จึงคาดว่าการกระเจิงของกราวิตอนจะเกิดขึ้นที่ขนาด 39 เท่า ซึ่งแทบจะน้อยกว่าการกระเจิงของโฟตอน การทดลองไม่สามารถตรวจพบผลกระทบที่อ่อนแอเช่นนี้ได้

“ฉันจำได้ว่าเคยอ่านเรื่องนี้เมื่อตอนที่ยังเป็นนักเรียน” กล่าว โวลเกอร์ เบอร์เคิร์ตซึ่งเป็นสมาชิกของทีม Jefferson Lab ประเด็นสำคัญก็คือ “เราอาจจะไม่สามารถเรียนรู้อะไรเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกลของอนุภาคได้เลย”

แรงโน้มถ่วงที่ไม่มีแรงโน้มถ่วง

การทดลองแรงโน้มถ่วงยังคงเป็นไปไม่ได้ในปัจจุบัน แต่การวิจัยในช่วงปลายทศวรรษ 1990 และต้นทศวรรษ 2000 โดยนักฟิสิกส์ Xiangdong Ji และ Maxim Polyakov ผู้ล่วงลับซึ่งทำงานแยกกัน เปิดเผย a วิธีแก้ปัญหา.

โครงการทั่วไปมีดังต่อไปนี้ เมื่อคุณยิงอิเล็กตรอนเบาๆ ไปที่โปรตอน มันมักจะส่งโฟตอนไปยังควาร์กตัวใดตัวหนึ่งแล้วละสายตาไป แต่ในเหตุการณ์น้อยกว่าหนึ่งในพันล้านเหตุการณ์ มีบางสิ่งที่พิเศษเกิดขึ้น อิเล็กตรอนที่เข้ามาจะส่งโฟตอนเข้าไป ควาร์กดูดซับมันแล้วปล่อยโฟตอนอีกตัวออกมาในจังหวะการเต้นของหัวใจในภายหลัง ข้อแตกต่างที่สำคัญคือเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนี้เกี่ยวข้องกับโฟตอนสองตัวแทนที่จะเป็นโฟตอนทั้งขาเข้าและขาออก การคำนวณของ Ji และ Polyakov แสดงให้เห็นว่าหากนักทดลองสามารถรวบรวมอิเล็กตรอน โปรตอน และโฟตอนที่เกิดขึ้นได้ พวกเขาสามารถอนุมานได้จากพลังงานและโมเมนตัมของอนุภาคเหล่านี้ว่าเกิดอะไรขึ้นกับโฟตอนทั้งสอง และการทดลองสองโฟตอนนั้นก็ให้ความรู้พอๆ กับการทดลองการกระเจิงด้วยกราวิตอนที่เป็นไปไม่ได้

โฟตอนสองตัวรู้อะไรเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงได้อย่างไร คำตอบเกี่ยวข้องกับคณิตศาสตร์ที่น่ากลัว แต่นักฟิสิกส์เสนอวิธีคิดสองวิธีว่าทำไมกลอุบายจึงได้ผล

โฟตอนเป็นระลอกคลื่นในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งสามารถอธิบายได้ด้วยลูกศรหรือเวกเตอร์เพียงอันเดียว ในแต่ละตำแหน่งในปริภูมิซึ่งระบุค่าและทิศทางของสนาม Gravitons จะเป็นระลอกคลื่นในเรขาคณิตของอวกาศ-เวลา ซึ่งเป็นสนามที่ซับซ้อนกว่าซึ่งแสดงด้วยการรวมกันของเวกเตอร์สองตัวในทุกจุด การจับกราวิตอนจะทำให้นักฟิสิกส์ได้รับข้อมูลเวกเตอร์ 2 ตัว โดยสรุปแล้ว โฟตอนสองตัวสามารถยืนหยัดแทนกราวิตอนได้ เนื่องจากพวกมันมีพาหะของข้อมูลรวมกันสองตัวด้วย

การตีความทางเลือกอื่นของคณิตศาสตร์มีดังนี้ ในช่วงเวลาที่ผ่านไประหว่างเวลาที่ควาร์กดูดซับโฟตอนตัวแรกและเมื่อมันปล่อยโฟตอนตัวที่สองออกมา ควาร์กจะติดตามเส้นทางผ่านอวกาศ การสำรวจเส้นทางนี้ช่วยให้เราเรียนรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติต่างๆ เช่น แรงกดดันและแรงที่ล้อมรอบเส้นทางได้

“เราไม่ได้ทำการทดลองแรงโน้มถ่วง” Lorcé กล่าว แต่ "เราควรได้รับการเข้าถึงทางอ้อมว่าโปรตอนควรมีปฏิกิริยาอย่างไรกับกราวิตอน" 

สำรวจดาวเคราะห์โปรตอน

นักฟิสิกส์ของเจฟเฟอร์สันแล็บได้รวบรวมเหตุการณ์การกระเจิงสองโฟตอนสองสามเหตุการณ์ในปี พ.ศ. 2000 การพิสูจน์แนวคิดดังกล่าวได้กระตุ้นให้พวกเขาสร้างการทดลองใหม่ และในปี พ.ศ. 2007 พวกเขาทุบอิเล็กตรอนให้เป็นโปรตอนนานพอที่จะรวบรวมการชนที่เลียนแบบกราวิตอนได้ประมาณ 500,000 ครั้ง การวิเคราะห์ข้อมูลการทดลองใช้เวลาอีกสิบปี

จากดัชนีคุณสมบัติการดัดงอของกาล-อวกาศ ทีมงานได้ดึงคำศัพท์ Druck ที่เข้าใจยากออกมาเผยแพร่ ประมาณของพวกเขา ของแรงดันภายในของโปรตอนเข้า ธรรมชาติ ใน 2018

พวกเขาพบว่าในใจกลางของโปรตอน แรงอย่างแรงก่อให้เกิดแรงกดดันที่มีความเข้มข้นเกินกว่าจะจินตนาการได้ — 100 พันล้านล้านล้านล้านปาสคาล หรือประมาณ 10 เท่าของความดันที่ใจกลางดาวนิวตรอน เมื่ออยู่ห่างจากจุดศูนย์กลาง ความดันจะลดลงและกลับเข้าด้านในในที่สุด เนื่องจากจะต้องไม่ให้โปรตอนระเบิดตัวเองออกจากกัน “สิ่งนี้มาจากการทดลอง” เบอร์เคิร์ตกล่าว “ใช่แล้ว โปรตอนมีความเสถียรจริงๆ” (การค้นพบนี้ไม่มีผลกระทบใดๆ ไม่ว่าโปรตอนจะสลายตัวหรือไม่อย่างไรก็ตาม ซึ่งเกี่ยวข้องกับความไม่แน่นอนประเภทอื่นที่ทำนายโดยทฤษฎีเก็งกำไรบางทฤษฎี)

กลุ่ม Jefferson Lab ยังคงวิเคราะห์คำศัพท์ของ Druck ต่อไป พวกเขาได้เปิดเผยค่าประมาณของแรงเฉือน (แรงภายในที่ผลักขนานกับพื้นผิวของโปรตอน) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการทบทวน เผยแพร่ในเดือนธันวาคม. นักฟิสิกส์พบว่าโปรตอนสัมผัสกับแรงบิดที่ใกล้กับแกนกลางของมัน และถูกทำให้เป็นกลางโดยการบิดไปในทิศทางอื่นที่ใกล้กับพื้นผิวมากขึ้น การวัดเหล่านี้ยังเน้นย้ำความเสถียรของอนุภาคอีกด้วย การหักมุมนี้เกิดขึ้นจากงานทางทฤษฎีของชไวเซอร์และโพลีอาคอฟ “อย่างไรก็ตาม การได้เห็นมันออกมาจากการทดลองเป็นครั้งแรกนั้นน่าประหลาดใจจริงๆ” Elouadrhiri กล่าว

ตอนนี้พวกเขากำลังใช้เครื่องมือเหล่านี้เพื่อคำนวณขนาดของโปรตอนในรูปแบบใหม่ ในการทดลองการกระเจิงแบบดั้งเดิม นักฟิสิกส์ได้สังเกตเห็นว่าประจุไฟฟ้าของอนุภาคขยายออกไปประมาณ 0.8 เฟมโตมิเตอร์จากศูนย์กลางของมัน (นั่นคือ ควาร์กที่เป็นส่วนประกอบของอนุภาคจะดังกระหึ่มในภูมิภาคนั้น) แต่ "รัศมีการชาร์จ" นั้นก็มีนิสัยแปลกๆ อยู่บ้าง ตัวอย่างเช่น ในกรณีของนิวตรอน - คู่ที่เป็นกลางของโปรตอน ซึ่งควาร์กที่มีประจุลบสองตัวมักจะเกาะอยู่ลึกเข้าไปในอนุภาค ในขณะที่ควาร์กที่มีประจุบวกหนึ่งตัวจะใช้เวลาใกล้พื้นผิวมากกว่า - รัศมีประจุออกมาเป็นจำนวนลบ . “มันไม่ได้หมายความว่าขนาดจะเป็นลบ มันไม่ใช่มาตรการที่ซื่อสัตย์” ชไวเซอร์กล่าว

วิธีการใหม่นี้จะวัดขอบเขตของกาล-อวกาศที่โปรตอนโค้งอย่างมีนัยสำคัญ ในการพิมพ์ล่วงหน้าที่ยังไม่ได้รับการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิ ทีมงาน Jefferson Lab ได้คำนวณว่ารัศมีนี้อาจเป็นได้ เล็กลงประมาณ 25% กว่ารัศมีประจุเพียง 0.6 เฟมโตเมตร

ขีดจำกัดของดาวเคราะห์โปรตอน

ตามแนวคิดแล้ว การวิเคราะห์ประเภทนี้จะทำให้การเต้นควาร์กที่พร่ามัวกลายเป็นวัตถุแข็งคล้ายดาวเคราะห์ราบรื่นขึ้น โดยมีแรงกดดันและแรงที่กระทำต่อจุดแต่ละจุดของปริมาตร ดาวเคราะห์เยือกแข็งนั้นไม่ได้สะท้อนโปรตอนที่รุนแรงได้อย่างเต็มที่ในรัศมีควอนตัมของมัน แต่มันก็เป็นแบบจำลองที่มีประโยชน์ “มันเป็นการตีความ” ชไวเซอร์กล่าว

และนักฟิสิกส์เน้นย้ำว่าแผนที่เริ่มต้นนั้นหยาบ ด้วยเหตุผลบางประการ

ประการแรก การวัดเทนเซอร์พลังงาน-โมเมนตัมอย่างแม่นยำจะต้องอาศัยพลังงานการชนกันที่สูงกว่าที่ Jefferson Lab สามารถสร้างได้ ทีมงานได้ทำงานอย่างหนักเพื่อคาดการณ์แนวโน้มอย่างระมัดระวังจากพลังงานที่ค่อนข้างต่ำที่พวกเขาสามารถเข้าถึงได้ แต่นักฟิสิกส์ยังคงไม่แน่ใจว่าการคาดการณ์เหล่านี้มีความแม่นยำเพียงใด

ยิ่งไปกว่านั้น โปรตอนยังเป็นมากกว่าควาร์กของมันอีกด้วย นอกจากนี้ยังมีกลูออนซึ่งไหลไปมาด้วยความกดดันและแรงของมันเอง เคล็ดลับสองโฟตอนไม่สามารถตรวจจับผลกระทบของกลูออนได้ ทีมงานที่แยกจากกันที่ Jefferson Lab ใช้กลอุบายที่คล้ายกัน (เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาระหว่างกลูออนสองตัว) เพื่อเผยแพร่แผนที่แรงโน้มถ่วงเบื้องต้นของเอฟเฟกต์กลูออนเหล่านี้ ธรรมชาติ ปีก่อนแต่มันก็ขึ้นอยู่กับข้อมูลที่จำกัดและใช้พลังงานต่ำเช่นกัน

“นี่เป็นก้าวแรก” Yoshitaka Hatta นักฟิสิกส์จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven ผู้ได้รับแรงบันดาลใจให้เริ่มศึกษาโปรตอนโน้มถ่วงหลังจากงานของกลุ่ม Jefferson Lab ในปี 2018 กล่าว

แผนที่แรงโน้มถ่วงที่คมชัดยิ่งขึ้นของทั้งควาร์กของโปรตอนและกลูออนของมันอาจเกิดขึ้นในช่วงทศวรรษ 2030 เมื่อเครื่องชนอิเล็กตรอน-ไอออน ซึ่งเป็นการทดลองที่กำลังก่อสร้างที่บรูคเฮเวน จะเริ่มดำเนินการ

ในระหว่างนี้ นักฟิสิกส์กำลังผลักดันการทดลองทางดิจิทัล ฟีลา ชานาแฮนนักฟิสิกส์นิวเคลียร์และอนุภาคจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ นำทีมคำนวณพฤติกรรมของควาร์กและกลูออนโดยเริ่มจากสมการของกำลังอย่างแรง ในปี 2019 เธอและผู้ร่วมงานของเธอ ประเมินแรงกดดัน และแรงเฉือน และในเดือนตุลาคมก็เกิดขึ้น ประมาณรัศมีท่ามกลางคุณสมบัติอื่น ๆ จนถึงขณะนี้ การค้นพบทางดิจิทัลของพวกเขามีความสอดคล้องอย่างกว้างขวางกับการค้นพบทางกายภาพของ Jefferson Lab “ฉันรู้สึกตื่นเต้นมากกับความสอดคล้องระหว่างผลการทดลองล่าสุดและข้อมูลของเรา” ชานาฮานกล่าว

แม้กระทั่งการมองโปรตอนอย่างพร่ามัวจนถึงขณะนี้ก็ยังปรับความเข้าใจของนักวิจัยเกี่ยวกับอนุภาคนี้ใหม่อย่างอ่อนโยน

ผลที่ตามมาบางอย่างเกิดขึ้นได้จริง ที่ CERN ซึ่งเป็นองค์กรในยุโรปที่ดำเนินการ Large Hadron Collider ซึ่งเป็นเครื่องชนโปรตอนที่ใหญ่ที่สุดในโลก นักฟิสิกส์เคยสันนิษฐานว่าในการชนที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนัก ควาร์กอาจอยู่ที่ใดก็ได้ภายในโปรตอนที่ชนกัน แต่แผนที่ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากแรงโน้มถ่วงแนะนำว่าควาร์กมีแนวโน้มที่จะอยู่ใกล้ศูนย์กลางในกรณีเช่นนี้

“แบบจำลองที่พวกเขาใช้ที่ CERN ได้รับการอัปเดตแล้ว” Francois-Xavier Girod นักฟิสิกส์จาก Jefferson Lab ผู้ทำการทดลองกล่าว

แผนที่ใหม่ยังอาจเสนอแนวทางในการแก้ไขปริศนาที่ลึกล้ำที่สุดประการหนึ่งของโปรตอน: เหตุใดควาร์กจึงผูกตัวเองเป็นโปรตอนเลย มีข้อโต้แย้งตามสัญชาตญาณว่าเนื่องจากพลังอันแข็งแกร่งระหว่างควาร์กแต่ละคู่จะทวีความรุนแรงมากขึ้นเมื่อพวกมันแยกออกจากกันมากขึ้น เช่นเดียวกับยางยืด ควาร์กจึงไม่สามารถหลบหนีจากสหายของพวกมันได้

แต่โปรตอนถูกสร้างขึ้นจากสมาชิกที่เบาที่สุดในตระกูลควาร์ก และควาร์กน้ำหนักเบายังอาจมองได้ว่าเป็นคลื่นยาวที่ขยายออกไปเลยพื้นผิวโปรตอน ภาพนี้แสดงให้เห็นว่าการจับกันของโปรตอนอาจไม่เกิดจากการดึงแถบยางยืดภายใน แต่เกิดจากการมีปฏิสัมพันธ์ภายนอกระหว่างควาร์กที่เป็นคลื่นและดึงออกมาเหล่านี้ แผนที่ความดันแสดงแรงดึงดูดของแรงอย่างแรงที่ขยายออกไปจนสุดถึง 1.4 เฟมโตเมตรและไกลออกไป ซึ่งสนับสนุนข้อโต้แย้งสำหรับทฤษฎีทางเลือกดังกล่าว

“มันไม่ใช่คำตอบที่ชัดเจน” กิรอดกล่าว “แต่มันชี้ไปที่ข้อเท็จจริงที่ว่าภาพง่ายๆ ที่มีแถบยางยืดไม่เกี่ยวข้องกับควาร์กเบา”