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| Un protón está formado por un enjambre de quarks y gluones, como se ve en esta ilustración. Cern |
En la década de 1990, se pensaba que los protones medían 0,88 femtómetros. Pero un nuevo estudio de la Universidad de Bonn y la Universidad Técnica de Darmstadt sugiere que los protones son probablemente más pequeños de lo que se suponía desde los años 90.
Este descubrimiento ha sorprendido a la comunidad científica, ya que algunos investigadores incluso creían que habría que cambiar el Modelo Estándar de la física de partículas.
Los físicos han creado un método que les permite analizar los resultados de los experimentos más antiguos y más recientes de forma mucho más exhaustiva que antes. El resultado es un radio de protón más pequeño: 0,84 femtómetros (un femtómetro es una cuatrillonésima parte de un metro).
El Prof. Dr. Ulf Meißner, del Instituto Helmholtz de Radiación y Física Nuclear de la Universidad de Bonn, declaró: "Sin embargo, nuestros análisis indican que esta diferencia entre los valores medidos antiguos y los nuevos no existe en absoluto. Por el contrario, los valores antiguos estaban sujetos a un error sistemático que se ha subestimado significativamente hasta ahora".
La dispersión elástica es una forma de determinar el radio de un protón. Consiste en bombardear un haz de electrones a un protón en un acelerador. Cuando un electrón choca con el protón, ambos cambian su dirección de movimiento.
Cuanto más grande es el protón, más frecuentemente se producen estas colisiones. Por tanto, su expansión puede calcularse a partir del tipo y el alcance de la dispersión.
Según Meißner, "cuanto mayor sea la velocidad del haz de electrones, más precisas serán las mediciones. Sin embargo, esto también aumenta el riesgo de que el electrón y el protón formen nuevas partículas al colisionar. A altas velocidades o energías, esto ocurre cada vez con más frecuencia".
"A su vez, los eventos de dispersión elástica son cada vez más raros. Por lo tanto, para las mediciones del tamaño del protón, hasta ahora sólo se han utilizado los datos del acelerador en los que los electrones tenían una energía relativamente baja."
El Prof. Dr. Hans-Werner Hammer, de la Universidad Técnica de Darmstadt, dijo: "Hemos desarrollado una base teórica con la que estos sucesos también pueden utilizarse para calcular el radio del protón. Esto nos permite tener en cuenta datos que hasta ahora se habían dejado de lado".
Con su método, los científicos volvieron a analizar las lecturas de experimentos antiguos y muy recientes, incluidos los que anteriormente sugerían un valor de 0,88 femtómetros. Sin embargo, con su método, los científicos llegaron a 0,84 femtómetros; éste es el radio encontrado en las nuevas mediciones basadas en una metodología completamente diferente.
El método también ofrece nuevos conocimientos sobre la estructura fina de los protones y sus hermanos sin carga, los neutrones.
Fuentes, créditos y referencias:
Yong-Hui Lin, Hans-Werner Hammer and Ulf-G. Meißner: New insights into the nucleon’s electromagnetic structure; Physical Review Letters, DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.052002
Fuente: Universidad de Bonn