Sciencemag.cz
Doporučujeme
Rozdíl je titěrný, ovšem relativně změna zase tak malá není, nějakých 5 %. Má jít o dosud nejpřesnější stanovení velikosti protonu, přičemž celý projekt probíhal už od roku 2012.
Nové výsledky byly získány na urychlovači Thomas Jefferson National Accelerator Facility a jsou založeny na v principu stejné metodě měření jako minulá hodnota – na rozptylu elektronů, kdy z analýzy odrazů dokážeme vypočítat, jaký prostor zaujímá příslušná částice. Jako další metoda pro stanovení velikosti protonu se již před rokem 2010 používala atomová spektroskopie, tj. měření toho, co se děje při přechodu elektronu mezi různými hladinami. Vzdálenosti (ať už v metrech, nebo v energiích odpovídajících fotonu vyzářenému při seskoku elektronu do stavu s nižší energií) mezi jednotlivými hladinami odpovídají velikosti prostoru, do něhož lokalizujeme kladný náboj v jádru.
Obě metody vedly k přibližně výsledku kolem 0,88 femtometru (1 fm = 10 na -15 m).
V roce 2010 se začalo i s měřením toho, jak funguje analogie atomu vodíku (běžného i deuteria), kde byl obíhající elektron nahrazen mionem; ten je těžší a obíhá jádro v menší vzdálenosti. Zde se však došlo k výsledku asi 0,84 fm, takže vznikl problém a otázkou se začaly zabývat i další vědecké týmy.
Viz také: Poloměr protonu zůstává hádankou
V roce 2012 byl na Jeffersonově urychlovači (spadá pod ministerstvo energetiky USA) spuštěn projekt, jehož autoři metodu měření pomocí rozptylu elektronů kompletně přepracovali. Experiment byl upraven v řadě ohledů, např. se začal provádět ve vakuu a k detekci rozptýlených elektronů se namísto magnetického spektrometru použil kalorimetr. Mj. šlo nyní v experimentech také snadněji odlišit, kdy se elektron srazil s elektronem v atomu vodíku a kdy s protonem (první skupinu dat je třeba dále neuvažovat). Výsledkem několikaletého výzkumu publikovaného v Nature je nejnovější číslo 0,831 fm.
To celkem odpovídá jak hodnotě stanovené před 2 roky (viz odkaz výše), tak i výsledku 0,833 femtometru, k němuž před několika měsíci dospěli na York University v Torontu (publikováno pro změnu v Science, A measurement of the atomic hydrogen Lamb shift and the proton charge radius, DOI: 10.1126/science.aau7807). „Mainstreamem“ se tedy zřejmě stává nižší hodnota.
Předcházející nejasnosti s měřením poloměru protonu vedly některé fyziky k návrhu, že by ve hře mohla být pátá fundamentální síla. Nynější výsledky ale podle autorů výzkumu žádné důvody k zavádění dosud neznámých interakcí nedávají.
A small proton charge radius from an electron–proton scattering experiment, Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1721-2 , https://nature.com/articles/s41586-019-1721-2
Zdroj: Thomas Jefferson National Accelerator Facility/Phys.org a další
