Proton, a dor de cabeça dos físicos

O comprimento do raio do prĂłton – ou, mais especificamente, o raio de sua carga – tornou-se uma das grandes dores de cabeça da fĂ­sica nos Ășltimos anos. MediçÔes feitas em 2010 e recentemente repetidas com um mĂ©todo mais preciso consideram a partĂ­cula significativamente menor do que se pensava anteriormente.

A descoberta inverte as teorias existentes, pois pode ser interpretada de vĂĄrias maneiras – desde a mais “conveniente”, que parece ser uma interação nĂŁo tĂŁo rara de partĂ­culas subatĂŽmicas, atĂ© a mais “radical”, que requer uma revisĂŁo do Modelo PadrĂŁo.

atom

Medida “inaceitĂĄvel”

Diferentemente do elĂ©tron, que Ă© um ponto Ășnico, o prĂłton, que consiste em trĂȘs glĂșons, tem um tamanho finito – sua carga elĂ©trica e magnĂ©tica Ă© distribuĂ­da 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 tambĂ©m determina o tamanho do prĂłton, Ă© impossĂ­vel de medir diretamente. SĂł pode ser calculado indiretamente.

Os mĂ©todos “tradicionais” extraĂ­am o comprimento do raio do feixe de elĂ©trons estudando as interaçÔes entre elĂ©trons e prĂłtons. Em particular, eles mediram as distĂąncias da trajetĂłria do primeiro ao segundo – que indicam transiçÔes em diferentes nĂ­veis de energia – geralmente na pessoa mais simples, a do hidrogĂȘnio.

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 FĂ­sica QuĂąntica em Gering, Alemanha, usou uma nova tĂ©cnica. Os pesquisadores criaram ĂĄtomos de hidrogĂȘnio “exĂłticos” no acelerador onde os elĂ©trons foram substituĂ­dos por mĂșons. Os Mions tĂȘm a mesma carga que os elĂ©trons, mas um tamanho maior que eles, permitindo mediçÔes 200 vezes mais precisas.

O novo mĂ©todo “abaixou” o comprimento do feixe de prĂłtons para 0,8418 pĂ©s. A diferença, da ordem de 4%, no microcosmo da FĂ­sica de PartĂ­culas Ă© mais do que previsĂ­vel e Publicação do estudo na revisĂŁo “Nature” causou um verdadeiro escĂąndalo. Alguns questionaram o mĂ©todo de Paul, enquanto outros falaram de uma revolução desafiando o Modelo PadrĂŁo.

Agora, Paul e seus colegas mediram novamente suas mediçÔes, novamente em ĂĄtomos de hidrogĂȘnio iĂŽnicos, mas com uma abordagem diferente que permite uma precisĂŁo ainda maior – 1,7 vezes – do que em 2010. Os novos cĂĄlculos, que Publicados na revisĂŁo “Science”, eles deram um preço muito prĂłximo ao anterior – cerca de 0,8408 femmeters.

Possíveis interpretaçÔes

A publicação trouxe Ă  tona a polĂȘmica iniciada hĂĄ trĂȘs anos. Falando Ă  New Scientist, Paul disse que os resultados podem ter trĂȘs interpretaçÔes possĂ­veis. O primeiro Ă© seu experimento para realmente cometer alguns erros, o que nĂŁo Ă© tĂŁo provĂĄvel. A segunda Ă© que o experimento caiu completamente, o que, como ele enfatizou, “seria muito chato”.

A terceira e mais excitante explicação, de acordo com o cientista, Ă© que os mĂșons podem interagir com os prĂłtons de maneira diferente dos elĂ©trons – o que pressupĂ”e a “interferĂȘncia” de partĂ­culas atualmente desconhecidas, mas que podem eles poderiam resolver muitos mistĂ©rios, como o da matĂ©ria escura.

A Gerard Miller da Universidade de Washington, em Seattle, que nĂŁo participou do experimento, no entanto, sugere na mesma revista uma versĂŁo mais “pedestre”, que pode explicar mediçÔes antigas e novas sem a necessidade de partĂ­culas desconhecidas. Como ele ressalta, de acordo com a eletrodinĂąmica quĂąntica, duas partĂ­culas carregadas podem interagir entre si trocando um fĂłton – “como se estivessem jogando uma bola de basquete”. Mas a teoria tambĂ©m sugere outro tipo de interação, onde as partĂ­culas trocam dois fĂłtons – “como um malabarista”. AtĂ© agora, isso era considerado extremamente raro, mas no final pode nĂŁo 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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