Pastaruoju metu fizikai atskleidė, kad galbūt pavyko išspręsti ilgai trunkančią dilemą apie protono dydį. Naujausi eksperimentiniai matavimai, aprašyti dviejuose naujausiuose tyrimuose, rodo, kad protono spindulys yra mažesnis nei anksčiau manyta, o tai gali turėti reikšmės mūsų supratimui apie atomų struktūrą ir fizikos pagrindus.
Protonų dydžio mįslė
Per pastaruosius penkerius metus fizikai intensyviai diskutavo apie protono, kuris sudaro vandenilio atomą, elektros krūvio spindulį. Nors ankstesni matavimai patvirtino teorinius modelius, kai kurie tyrimai teigė, kad protono spindulys buvo mažesnis nei tikėtasi. Tokie neatitikimai sukūrė galimybę naujoms fizikos idėjoms, tačiau naujausi duomenys gali uždaryti šią diskusiją.
Nauji tyrimai
Naujausi tyrimai, paskelbti žurnaluose „Nature“ ir „Physical Review Letters“, rodo, kad protono spindulys yra apie 0,84 femtometro, tai yra mažesnis nei anksčiau nustatytas 0,876 femtometro. Šie duomenys, anot Lotharo Maisenbacherio iš Kalifornijos universiteto, rodo, kad galime laikyti šią mįslę išspręsta. “Manome, kad tai paskutinis vinis į protono spindulio mįslės karstą,” – teigė jis.
Fizikos užkulisius
Vandenilio atomai, kurie turi vieną protoną ir vieną elektroną, buvo pagrindiniai tyrimų objektai. Protonas sudarytas iš trijų kvarkų, kurie susijungę stipriąja branduoline jėga. Tačiau šių dalelių elgesys yra neįprastas – jos egzistuoja kaip debesys, o ne kaip aiškūs rutuliai. Protonų spindulys matuojamas remiantis krūvio tankiu, kuris nusako, kaip toli krūvis plinta. Tyrimai, atliekami naudojant elektronų ir muonų spektroskopiją, leido gauti tikslesnius protono matmenis.
Muonų spektroskopija ir eksperimentai
2010 metais muonų spektroskopija parodė, kad protono spindulys gali būti mažesnis nei anksčiau manyta. Tyrėjai, dirbantys su muoniniu vandeniliu, pastebėjo, kad protono spindulys siekia 0,841 femtometro, kas buvo 0,00000000000003 milimetro mažiau nei anksčiau nustatytas dydis. Šis rezultatas sukėlė didelį susidomėjimą, kad galbūt egzistuoja naujos fizikos teorijos. Tačiau vėlesni eksperimentai nedavė aiškių atsakymų, kol galiausiai naujausi tyrimai patvirtino mažesnį protono spindulį.
Ką tai reiškia fizikai?
Šie nauji duomenys turi didelę reikšmę suprantant atomų ir subatominių dalelių struktūrą. Juanas Rojo, fizikas iš Amsterdamo universiteto, teigė, kad protono spindulys turėtų būti universali savybė, kuri turėtų duoti tą patį rezultatą, nepriklausomai nuo naudojamų matavimo metodų. “Šie du tyrimai yra svarbūs, nes jie pateikia skirtingas perspektyvas to pačio skaičiaus,” – teigė jis. Nors tai nuslopina viltis apie naujų fizikos teorijų atsiradimą, tai taip pat pabrėžia, kaip tiksliai mūsų teorijų prognozės sutampa su eksperimentiniais duomenimis.
