Znamy dokładny rozmiar protonów
Najnowsze badania wskazują, że protony są prawdopodobnie mniejsze, niż nam się wydawało.
Nie jest łatwo zmierzyć wielkość cząstek subatomowych. Pomijając fakt, że są naprawdę małe, są także cały czas w ruchu. Co więcej, dualizm korpuskularno-falowy mówi, że mogą jednocześnie mieć postać fali i cząsteczki.
Mimo iż szkolne modele budowy atomu przedstawiają protony jako małe kulki, fizycy nie mają pojęcia, jak małe mogą one być. Stosuje się miarę zwaną promieniem ładunku, czyli obszar, na którym rozkłada się ładunek dodatni.
Aby zmierzyć promień ładunku, uczeni wystrzelili elektrony w protony i zmierzyli kąt odchylenia rozproszonych elektronów. W ten sposób udało się obliczyć rozmiar protonów. Alternatywna technika wykorzystuje długości fal fotonów uwalnianych, gdy elektrony odbijają się między poziomami energetycznymi w atomach wodoru lub deuteru. Średnicę protonu ustalono w nich na 0,88 fm (femtometrów), czyli prawie trylionowych części milimetra.
W innych pomiarach orbitujące elektrony zastępowano mionami (cięższe cząstki o ładunku ujemnym) i w ten sposób otrzymano wartość 0,84 fm. Różnica na poziomie 4 proc. była wystarczająca, by zasiać niepewność w umysły fizyków. Teraz rozbieżności zostały rozwiązane, dzięki prof. Ashotowi Gasparianowi.
Fizyk opisał precyzyjną technikę rozpraszania elektronów opierającą się na przepływie zimnego wodoru do strumienia szybko poruszających się elektronów. Metoda okazała się wyjątkowo dokładna, bo zaobserwowano znacznie mniejsze kąty rozproszenia niż kiedykolwiek wcześniej. Na tej podstawie obliczono promień protonu na 0,831 fm.
Mimo iż znajomość dokładnej wielkości cząsteczki miliardy razy za małej, by móc ją zobaczyć, wydaje się czymś abstrakcyjnym, to może doprowadzić do postępu w fizyce. Dzięki temu będziemy w stanie zweryfikować niektóre podstawowe stałe wszechświata.
