Proton je manji nego što to predviđaju zakoni fizike, pokazala su nova, dosad najpreciznija merenja.
Ovu zbunjujuću činjenicu prvi put su 2010. godine otkrili nemački naučnici sa instituta Max Planck. Nakon nedavne precizne potvrde čini se da će za rešavanje misterije trebati neka nova egzotična fizika ili neko drugo objašnjenje, ističu stručnjaci.
Promer pozitivno naelektrisanog protona može se meriti samo indirektno, na temelju njegovih interakcija sa negativno naelektrisanim elektronom. U jednoj metodi koristi se najjednostavniji atom vodonika koji se sastoji od jednog protona i jednog elektrona. Prema kvantnoj mehanici elektron oko protona može kružiti samo na određenim udaljenostima zavisno od nivoa energije koju ima. Kada apsorbuje ili oslobodi energiju u obliku fotona svetlosti, on skače na višu (udaljeniju) odnosno nižu (bližu) orbitalu. Na temelju merenja energije fotona koju je oslobodio atom vodonika, fizičari mogu otkriti koliko su međusobno udaljeni različiti energetski nivoi, a teorija poznata kao kvantna elektrodinamika potom omogućuje da se izračuna koliki može biti promer kugle pozitivnog naelektrisanja da bi održao elektrone na određenoj udaljenosti.
Ova je tehnika pokazala da bi promer protona trebao biti oko 0,877 femtometara (jedan femtometar je 10 na -15 m, odnosno jedna bilijarditina metra).
U eksperimentu koji su 2010. sproveli Randolf Pohl i njegove kolege sa Instituta Max Planck proton je izmeren još preciznijom metodom pomoću muona koji imaju isto naelektrisanje kao elektroni, ali čak 200 puta veću masu pa su osetljiviji na dimenzije protona. Međutim, novo merenje nije bilo samo preciznije već je dalo i drugačije rezultate. Prema njemu proton ima za četiri posto manji promer – veliki je 0,8418 femtometara. To na prvi pogled ne izgleda kao neka velika razlika, no u svetu fizike čestica, u kome se teorija i eksperiment podudaraju do u decimale bilijarditine, predstavlja veliko iznenađenje. Rezultati su izazvali polemike među naučnicim. Neki su kritikovali nemačka merenja, dok su drugi tvrdili da nešto nije dobro u standardnom modelu fizike čestica.
Pohlov tim je konačno nedavno ponovio eksperiment. Najnovija merenja bila su još preciznija nego ona 2010, a proton je i dalje ostao za četiri posto manji nego u merenjima na vodoniku.
Pohl pretpostavlja da bi misterija mogla imati tri objašnjenja. Prema prvom njihova bi metoda mogla biti pogrešna, međutim, to je malo verojatno jer su rezultati više puta potvrđeni. Prema drugom, najdosadnijem, eksperimenti elektronom nisu tačni. Treće objašnjenje je najuzbudljivije! Prema njemu promer protona mogao bi se menjati zavisno od toga sa kojom česticom ulazi u interakciju. Ako se ono potvrdi to bi značilo da postoje nepoznate čestice koje menjaju način na koji muoni deluju na protone. Te čestice mogle bi pak rešiti neke probleme na koje standardni model fizike trenutno nema odgovore. One bi mogle, primer, biti kandidati za misterioznu tamnu materiju od koje je sačinjeno čak 80 posto svemira.
Naučnici očekuju da bi budući eksperimenti kroz nekoliko godina trebali dati konačan odgovor na ovu enigmu.
Izvor: tportal.hr