hirdetés

Valóban kisebb az atomok magja a proton, mint azt eddig hitték. Így lehet újra írni a részecskefizika egy részét. Az atomok egyik fő alkotóeleme 5 százalékkal kisebb az új mérések szerint.

 

A Bonni Egyetem és a Darmstadti Műszaki Egyetem munkatársainak Physical Review Lettersben közölt cikke szerint a korábbi mérések eredményeinek téves értelmezése miatt rosszul tudtuk a proton méretét.

Pár éve felfordulást okozott tudományos berkekben, hogy bizonyos mérések szerint az atomok magját alkotó protonok valószínűleg kisebbek, mint azt az 1990-es évek óta tudni véltük. Voltak olyanok, akik szerint az eltérés szükségessé tette a részecskefizika standard modelljének újraírását.

A minket körülvevő dolgokat atomok alkotják, amelyek protonokból, neutronokból és elektronokból állnak. Az elektronok negatív töltésűek és jelenlegi ismereteink szerint pontszerűek, vagyis nincs kiterjedésük. A pozitív töltésű protonok ugyanakkor rendelkeznek mérhető kiterjedéssel.

A friss adatok szerint a proton átmérője a korábban ismert 0,88 femtométer helyett csak 0,84 femtométer (egy billiomod nanométer).

Az elemzésünk szerint a régi és új mérések közötti különbség valójában nem létezett. Ehelyett a régi értékekben egy eddig alábecsült rendszer szintű tévedés volt – magyarázza Ulf Meißner professzor, a Bonni Egyetem magfizikai intézetének munkatársa.
Minden számít

Az átmérőjük meghatározásához a protonokat részecskegyorsítóban elektronokkal bombázták. A részecskék lepattannak egymásról, mint a billiárdgolyók, és egy rugalmas szórás nevű jelenséget produkálnak. Minél nagyobb a proton, annál nagyobb a rugalmas szórás, és minél gyorsabb (és nagyobb energiájú) elektronnyalábbal lőnek rá, annál pontosabb a mérés. Ugyanakkor minél nagyobb energiájú elektronokkal bombázzák a protont, annál nagyobb az esélye, hogy szóródás helyett az ütközésből egy új részecske jön létre. A korábbi mérések ezért viszonylag alacsony energiájú nyalábokkal dolgoztak.

Ugyanakkor persze azok az ütközések, amik új részecskéket hoznak létre, szintén fontos információkkal szolgálhatnak a protonokról, és ugyanez a helyzet egy másik gyorsítókban előforduló jelenségre, az elektron-pozitron annihilációra.
Olyan elméleti alapot dolgoztunk ki, amiben az ilyen események is felhasználhatók a proton átmérőjének kiszámításához.

Ez lehetővé teszi, hogy olyan adatokkal dolgozzunk, amiket eddig figyelmen kívül hagytak– mutatott rá Hans-Werner Hammer professzor, a Darmstadti Műszaki Egyetem munkatársa.

A német kutatók az új módszerrel újraértékelték az elmúlt évtizedek kísérleteit, ami nemcsak a protonok ismert méretének 5 százalékos pontosításához vezetett, de a protonok és neutronok finom struktúrájával kapcsolatos információt is szolgáltattak.

( Németh Attila)