Kisebbek a protonok, mint gondolták

A méretbéli különbség első hallásra nem tűnik túl nagynak, különös tekintettel a proton egészen aprócska mivoltára. Ha azonban igaz az állítás, az mégis megváltoztathatja a kvantum-elektrodinamika alapvető számításait.

A nemzetközi szaktekintélyekből álló, 32 fős kutatócsoport, amelyet Randolf Pohl, a Max Planck Intézet kutatója vezetett, kezdetben mindössze a korábban ismert méretet akarta megerősíteni, nem pedig megcáfolni azt.

A részecskefizikusok évtizedek óta a hidrogénatomot veszik alapul a protonok méretének meghatározásához. A hidrogénatomban mindössze 1 elektron kering a proton körül, ezért ezzel az elemmel a különböző mérések is könnyebben elvégezhetők.

A korábbi mérési technikáknál legalább tízszer pontosabb eljárást a fizikusok már negyven évvel ezelőtt megálmodták, de a gyakorlati megvalósítás csak az utóbbi évek technológiai fejlesztéseivel jöhetett létre.

A méréshez a hidrogénatom egyetlen elektronját negatív müonnal - azaz egy, az elektronnal megegyező töltésű, de nagyjából 200-szor nehezebb, ráadásul instabil részecskével - cserélték fel.

A müonok nagyobb tömege miatt az így módosított hidrogénatomok kisebb méretűek a normálisnál, ugyanis a perdületmegmaradás törvénye miatt közelebb keringenek az atommaghoz, és a müonok többször kerülnek kapcsolatba a protonnal, mint az elektronok. Ennek eredményeképpen a proton szerkezete sokkal pontosabban vizsgálható, mint korábban.

A kutatók szerint, ha az új mérési eredményt sikerül megerősíteni, a szubatomi részecskék kutatási területén az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) több milliárd dollárba kerülő nagy hadronütköztetőjével végzett kísérleteihez képest is jelentősebb eredményeket érhetnek el. Ugyanakkor a korábban elfogadott méretekkel készült számítások százai válhatnak alaptalanná, sőt magának a kvantum-elektrodinamikának az alapja is megkérdőjeleződik. A müonos méréseket két év múlva a két elektronnal rendelkező héliummal folytatják.