O comprimento do raio do próton – ou, mais especificamente, o raio de sua carga – tornou-se uma das grandes dores de cabeça da física nos últimos anos. Medições feitas em 2010 e recentemente repetidas com um método mais preciso consideram a partícula significativamente menor do que se pensava anteriormente.
A descoberta inverte as teorias existentes, pois pode ser interpretada de várias maneiras – desde a mais “conveniente”, que parece ser uma interação não tão rara de partículas subatômicas, até a mais “radical”, que requer uma revisão do Modelo Padrão.
Medida “inaceitável”
Diferentemente do elétron, que é um ponto único, o próton, que consiste em três glúons, tem um tamanho finito – sua carga elétrica e magnética é distribuída em um determinado volume, de modo que cada um deles tem um raio de um determinado volume. comprimento. No entanto, o comprimento desses raios, que também determina o tamanho do próton, é impossível de medir diretamente. Só pode ser calculado indiretamente.
Os métodos “tradicionais” extraíam o comprimento do raio do feixe de elétrons estudando as interações entre elétrons e prótons. Em particular, eles mediram as distâncias da trajetória do primeiro ao segundo – que indicam transições em diferentes níveis de energia – geralmente na pessoa mais simples, a do hidrogênio.
As medidas das espécies estimaram o raio da carga de elétrons do próton em cerca de 0,877 pés (menos de um trilionésimo de milímetro).
Bomba fummeter
Em 2010, uma equipe internacional de pesquisadores liderada por ele Radolf Pol do Instituto Max Planck de Física Quântica em Gering, Alemanha, usou uma nova técnica. Os pesquisadores criaram átomos de hidrogênio “exóticos” no acelerador onde os elétrons foram substituídos por múons. Os Mions têm a mesma carga que os elétrons, mas um tamanho maior que eles, permitindo medições 200 vezes mais precisas.
O novo método “abaixou” o comprimento do feixe de prótons para 0,8418 pés. A diferença, da ordem de 4%, no microcosmo da Física de Partículas é mais do que previsível e Publicação do estudo na revisão “Nature” causou um verdadeiro escândalo. Alguns questionaram o método de Paul, enquanto outros falaram de uma revolução desafiando o Modelo Padrão.
Agora, Paul e seus colegas mediram novamente suas medições, novamente em átomos de hidrogênio iônicos, mas com uma abordagem diferente que permite uma precisão ainda maior – 1,7 vezes – do que em 2010. Os novos cálculos, que Publicados na revisão “Science”, eles deram um preço muito próximo ao anterior – cerca de 0,8408 femmeters.
Possíveis interpretações
A publicação trouxe à tona a polêmica iniciada há três anos. Falando à New Scientist, Paul disse que os resultados podem ter três interpretações possíveis. O primeiro é seu experimento para realmente cometer alguns erros, o que não é tão provável. A segunda é que o experimento caiu completamente, o que, como ele enfatizou, “seria muito chato”.
A terceira e mais excitante explicação, de acordo com o cientista, é que os múons podem interagir com os prótons de maneira diferente dos elétrons – o que pressupõe a “interferência” de partículas atualmente desconhecidas, mas que podem eles poderiam resolver muitos mistérios, como o da matéria escura.
A Gerard Miller da Universidade de Washington, em Seattle, que não participou do experimento, no entanto, sugere na mesma revista uma versão mais “pedestre”, que pode explicar medições antigas e novas sem a necessidade de partículas desconhecidas. Como ele ressalta, de acordo com a eletrodinâmica quântica, duas partículas carregadas podem interagir entre si trocando um fóton – “como se estivessem jogando uma bola de basquete”. Mas a teoria também sugere outro tipo de interação, onde as partículas trocam dois fótons – “como um malabarista”. Até agora, isso era considerado extremamente raro, mas no final pode não ser assim.
A resposta é esperada nos próximos anos, com experimentos novos e mais avançados estimados para lançar mais luz sobre o assunto.
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