Protoni so v resnici malo manjši?

V zadnji številki revije Nature je objavljen članek, v katerem avtorji utemeljujejo, da je proton v resnici nekoliko manjši od mere, ki smo ji slepo verjeli dolgo časa. Razlika je minimalna, porekli boste infinitezimalno majhna, in znaša 3 10^-17 m, a ne nepomembna. Ingo Sick z Univerze v Baslu pravi, da gre za "pomembno neskladje", ki poskuša nove podatke povezati s štirimi desetletji predhodnih meritev, in dodaja, "da je nekaj nekje resnično močno narobe".

Protoni so med najpogostejšimi fizikalnimi delci, saj ima čisto vsak atom vsaj enega v svojem jedru, a njihova notranja zgradba še ni popolnoma pojasnjena. Vemo, da niso osnovni delci, saj sestojijo iz dveh kvarkov gor in enega kvarka dol, zato imajo celokupni naboj +1 in spin 1/2.

Protona ne moremo enostavno pogledati, saj je valovna dolžina svetlobe večja od dimenzij protona. Zaradi tega njihovo velikost zelo natančno merimo prek interakcije z elektroni. Ti namreč lahko zasedajo le točno določene orbite okrog protonov, saj je njihov spekter dovoljenih energij zvezno omejen. Najnovejše ocene postavljajo polmer protona na 0,8768 fm (8,768 10^-16 m) - nova velikost se torej razlikuje od stare vrednosti za debele tri odstotke.

Znanstveniki so se do novih ocen prebili z uporabo muonov. To so elementarni delci, ki pa so od elektronov 200-krat težji, zato so njihove orbite občutljivejše od polmera protonov. Tri odstotke je tako veliko neujemanje, da so v meritvah leta 2003 in 2007 rezultat enostavno zavrgli, saj so menili, da je laserski sistem za merjenje sistema proton-muon pokvarjen. Kaj točno to pomeni, še ni znano.

Ve se, da nekaj v moderni fiziki manjka. Bodisi neki neodkriti delci spreminjajo interakcijo protonov z muoni bodisi so protoni resnično manjši. Prva naloga znanstvenikov bo preučiti vse izračune in pogledati, ali so kje storili kakšno napako ali pa katera izmed aproksimacij v kvantnih izračunih ni utemeljena.