El misterio del radio del protón sigue sin resolverse: cada vez es más pequeño

Colaboración de PRad

Las nuevas mediciones del radio de carga de protones, realizadas por físicos del laboratorio estadounidense Jefferson, mostraron que el tamaño de partícula puede ser aproximadamente un 5% inferior al valor generalmente aceptado: aproximadamente 0,83 femtómetros frente a 0,88 femtómetros. El nuevo resultado se obtuvo midiendo la dispersión de electrones, y este es el tercer método de medición que da un radio menor del protón. Parece que el "misterio del radio del protón", surgido hace ocho años, se está volviendo más enigmático. 

De acuerdo con la comisión CODATA, que sigue los resultados de las mediciones de las constantes fundamentales, el radio de carga de protones es de 0,8751 (61) femtómetros. Este valor muestra cómo el haz de partículas cargadas negativamente se dispersa en el protón: cuanto mayor sea el radio de carga, mayor será la proporción de partículas dispersadas. Uno de los métodos para su medición es la espectroscopia de ultraprecisión de transiciones electrónicas en un átomo de hidrógeno. En 2010, se obtuvieron datos de medición del radio de carga, que se llevaron a cabo no en hidrógeno, sino en átomos muónicos exóticos, los electrones fueron reemplazados por muones. Resultó que, en este caso, el valor del radio - 0.8418 femtómetro - difiere de una medición previa en un 4%. Así nació el "misterio del radio de protones", que causó una agitación sin precedentes entre los científicos.

Comparación del radio de protones obtenido en el trabajo del grupo Kolachevsky de 2017 (rombo verde) y en trabajos anteriores (triángulo y hexágono). El violeta muestra los resultados de la espectroscopia de hidrógeno de muón. /Axel Beyer et al. / Ciencia, 2017

En octubre de 2017, los nuevos experimentos en espectroscopia de átomos de hidrógeno mostraron un valor de 0.8335 (91) femtómetro, el cual, dentro del límite de error, coincide con los resultados del hidrógeno de muón. Entonces, los científicos declararon que era demasiado pronto para hablar sobre una solución al enigma, ya que solo se había obtenido una medición.

El nuevo valor obtenido en el laboratorio Jefferson por PRad encaja en esta serie. Los científicos han utilizado el método espectrométrico para medir la dispersión elástica de electrones por protones, en un ángulo de solo 0,6 grados. Los resultados preliminares se presentaron en una conferencia de American Physical Society y Physical Society of Japan en Hawai. De acuerdo con la información de Science News, esta vez los científicos nuevamente obtuvieron un valor de aproximadamente 0.83 femtómetros. Por lo tanto, ahora tanto los datos sobre la dispersión de electrones como los datos sobre espectrometría de hidrógeno de 2017 coincidieron con la espectrometría de hidrógeno de muón. Aunque en 2010 los datos de dispersión obtenidos en el experimento de Mainz dieron 0,879 (8) femtómetros.

En mayo, un equipo de científicos consiguió medir la presión dentro de un protón, su valor es 1035 pascales. Esto es lo mismo a mil millones de billones de veces la presión que se encuentra en el fondo de la Fosa de las Marianas, esto también es igual a 10 veces la presión dentro de una estrella de neutrones, que es el objeto más denso conocido en el universo. Los detalles fueron publicados en Nature.

María Cervantes
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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