Discutata intens in ultimii doi ani, aceasta nepotrivire dintre datele rezultate in urma experientelor si cele demonstrate prin calcule a iesit la iveala in 2010, cand un grup de fizicieni de la Institutul de Optica Cuantica Max Planck din Germania, a determinat raza protonului – particula incarcata pozitiv din nucleul atomic – si a descoperit ca era mai mica decat era de asteptat.
Intr-un studiu anterior raza protonului fusese estimata pe baza modului in care protonii interactioneaza cu electronii in atomul de hidrogen, estimand raza protonului in functie de distanta la care se extinde influenta sarcinii sale electrice pozitive, pentru a mentine la o anumita distanta electronul incarcat negativ. Estimarea a dat ca rezultat o raza a protonului de 0.877 femtometri – mai putin de o trilionime de milimetru.
Cercetatorii germani au utilizat insa o alta metoda. Ei au folosit un atom de hidrogen modificat, in care electronul era inlocuit de un muon, o particula cu aceeasi sarcina electrica ca si electronul, dar de 200 de ori mai grea. Datorita acestei greutati mai mari, muonul este mai sensibil la influenta marimii protonului, astfel incat raza protonului poate fi masurata cu mai multa precizie. Rezultatul a fost de 0.8418 femtometri, cu 4% mai mic decat valoarea obtinuta anterior.
Randolf Pohl, conducatorul echipei de la Institutul Max Planck, crede ca ar putea exista trei explicatii:
- experimentul ar putea avea erori, desi asa ceva nu prea e plauzibil, avand in vedere ca s-a obtinut in doua randuri aceeasi valoare.
- apoi, acest mod de masurare – prin experimente care implica electroni – ar putea sa nu fie de incredere.
- a treia si cea mai incitanta posibilitate ar fi ca muonii sa nu interactioneze cu protonii in acelasi mod in care o fac electronii; cu alte cuvinte, raza aparenta a protonului sa se schimbe putin, in functie de particula cu care interactioneaza.
Acest fenomen ar implica existenta unor particule necunoscute care influenteaza modul in care muonul interactioneaza cu protonul. Existenta unor asemenea particule ar putea rezolva unele dintre problemele pe care le prezinta modelul standard al fizicii particulelor.
In luna octombrie a anului trecut, la Trento, Italia, a fost organizata o conferinta in cadul careia 50 de experti in studiul protonilor s-au intalnit pentru a discuta detaliile problemei si a incerca sa ajunga la o concluzie.
„Deoarece experimentele care implica muoni par sa fie de incredere, raspunsul cel mai popular este acela ca ar exista o altefel de fizica, dincolo de modelul standard, care determina diferentele dintre muoni si electroni, ceea ce ar fi foarte important“, a explicat Ron Gilman de la Universitatea Rutgers, SUA, aflat printre participanti.
Dar un alt specialist, Gerald Miller, de la Universitatea Washington din Seattle, SUA, are o explicatie alternativa, care poate impaca toate valorile obtinute fara a necesita existenta unor noi particule, necunoscute. Astfel, conform electrodinamicii cuantice, doua particule incarcate pot interactiona schimband intre ele un foton.
Sursa: newscientist.com