No es
fácil medir el radio del protón, porque los quarks que lo componen no
dejan de interaccionar. Aun así, la comunidad científica ha fijado unos
valores con los datos de complicados métodos de medición, pero los
resultados difieren si se usan otras técnicas. Un equipo europeo ya
apuntó hace unos años que el protón es más pequeño de lo establecido y
ahora lo vuelve a confirmar con un nuevo estudio que publica Science.
“El electrón es una partícula como un punto, cuyo tamaño se ha medido en menos de 10-20
m, pero el protón, por el contrario, es una partícula compuesta de
otras más pequeñas y fundamentales: los quarks”, recuerda Aldo
Antognini, del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica (Garching,
Alemania)

“Los
quarks –dos up y un down por cada protón– se mueven e interactúan de
forma muy dinámica entre ellos y el torbellino que forman es el que da
lugar al tamaño del protón”, explica a SINC el investigador.
Antognini y otros colegas europeos y de EE UU presentan esta semana en Science
un estudio que señala que el protón es más pequeño de lo que se cree.
Los resultados confirman lo que el mismo equipo ya publicó en Nature en
2010: “El protón parece ser 0,00000000000003 milímetros menor de lo que
pensaban los investigadores”
En concreto, el denominado Committee on Data for Science and Technology
(CODATA) establece un radio de carga para el protón de entre 0,87 y
0,88 femtómetros (1 femtómetro son 10-15 m), mientras que los nuevos
resultados lo reducen a 0,84 femtómetros. El radio de carga eléctrica es
la extensión media de la ‘nube’ que generan los quarks –que están
cargados– al moverse.
Las
diferencias parecen insignificantes, pero pueden tener repercusiones
físicas “serias”, según los expertos, ya que sugieren que quizá haya un
vacío en las teorías actuales de la mecánica cuántica. Además, los
protones, junto a los neutrones, forman el núcleo atómico de cada átomo
que existe en el universo.
El
estudio también determina por primera vez el radio magnético del protón
–0,87 femtómetros–. Este otro radio es la media de la distribución
magnética dentro del protón, que viene dada por los momentos magnéticos
de los quarks y las corrientes que producen al moverse.
Para
llevar a cabo esta investigación, el equipo ha empleado la
espectroscopia láser del hidrógeno muónico. El hidrógeno es el elemento
más simple que existe, con un protón y un electrón, aunque en el
experimento se sustituye este último por un muón –con carga negativa
como el electrón pero con una masa 200 veces superior–.
De
esta forma se puede medir mejor el protón, analizando determinadas
transiciones que se producen en los estados de este hidrógeno ‘exótico’.
Antognini ha adelantado a SINC que su grupo tiene previsto investigar también con átomos de helio muónico.
Por
su parte, los valores establecidos por CODATA se basan en otras
técnicas: espectroscópica del átomo de hidrogeno –el normal, no muónico–
y cálculos de electrodinámica cuántica (QED, por sus siglas en inglés)
para analizar la dispersión de carga entre el protón y el electrón.
Algunos
investigadores consideran que la interpretación de los resultados de
cada método de medición puede estar detrás de las discrepancias. En
cualquier caso, los científicos siguen debatiendo cuál de todas estas
técnicas es la mejor para encajar las piezas del denominado ‘puzle del
radio del protón”. El objetivo final, descubrir el tamaño exacto de esta
partícula esencial en el funcionamiento del cosmos.
Fuente: Ciencia Kanija - SINC
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