25/01/2013 - El protón es más pequeño de lo que se creía

Menéame

No es fácil medir el radio del protón, porque los quarks que lo componen no dejan de interaccionar. Aun así, la comunidad científica ha fijado unos valores con los datos de complicados métodos de medición, pero los resultados difieren si se usan otras técnicas. Un equipo europeo ya apuntó hace unos años que el protón es más pequeño de lo establecido y ahora lo vuelve a confirmar con un nuevo estudio que publica Science.

“El electrón es una partícula como un punto, cuyo tamaño se ha medido en menos de 10-20 m, pero el protón, por el contrario, es una partícula compuesta de otras más pequeñas y fundamentales: los quarks”, recuerda Aldo Antognini, del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica (Garching, Alemania).

“Los quarks –dos up y un down por cada protón– se mueven e interactúan de forma muy dinámica entre ellos y el torbellino que forman es el que da lugar al tamaño del protón”, explica a SINC el investigador.

Antognini y otros colegas europeos y de EE UU presentan esta semana en Science un estudio que señala que el protón es más pequeño de lo que se cree. Los resultados  confirman lo que el mismo equipo ya publicó en Nature en 2010: “El protón parece ser 0,00000000000003 milímetros menor de lo que pensaban los investigadores”.

En concreto, el denominado Committee on Data for Science and Technology (CODATA) establece un radio de carga para el protón de entre 0,87 y 0,88 femtómetros (1 femtómetro son 10-15 m), mientras que los nuevos resultados lo reducen a 0,84 femtómetros. El radio de carga eléctrica es la extensión media de la ‘nube’ que generan los quarks –que están cargados– al moverse.

Las diferencias parecen insignificantes, pero puede tener repercusiones físicas “serias”, según los expertos, ya que sugieren que quizá  haya un vacío en las teorías actuales de la mecánica cuántica. Además, los protones, junto a los neutrones, forman el núcleo atómico de cada átomo que existe en el universo.

El estudio también determina por primera vez el radio magnético del protón –0,87  femtómetros–. Este otro radio es la media de la distribución magnética dentro del protón, que viene dada por los momentos magnéticos de los quarks y las corrientes que producen al moverse.

Para llevar a cabo esta investigación, el equipo ha empleado la espectroscopia láser del hidrógeno muónico. El hidrógeno es el elemento más simple que existe, con un protón y un electrón, aunque en el experimento se sustituye este último por un muón –con carga negativa como el electrón pero con una masa 200 veces superior–.

De esta forma se puede medir mejor el protón, analizando determinadas transiciones que se producen en los estados de este hidrógeno ‘exótico’. Antognini ha adelantado a SINC que su grupo tiene previsto investigar también con átomos de helio muónico.

Por su parte, los valores establecidos por CODATA se basan en otras técnicas: espectroscópica del átomo de hidrogeno –el normal, no muónico– y cálculos de electrodinámica cuántica (QED, por sus siglas en inglés) para analizar la dispersión de carga entre el protón y el electrón.

Algunos investigadores consideran que la interpretación de los resultados de cada método de medición puede estar detrás de las discrepancias. En cualquier caso, los científicos siguen debatiendo cuál de todas estas técnicas es la mejor para encajar las piezas del denominado ‘puzle del radio del protón". El objetivo final, descubrir el tamaño exacto de esta partícula esencial en el funcionamiento del cosmos.

-------------------------------------------------

Referencia bibliográfica:

A. Antognini, M. Diepold, T.W. Hänsch, T. Nebel, J. Vogelsang, R. Pohl et al. “Proton Structure from the Measurement of 2S−2P Transition Frequencies of Muonic Hydrogen". Helen S. Margolis. “How big is the proton?” Science, 24 de enero de 2013.

Servicio de Información y Noticias Cinetíficas

La industria del metal atraviesa un momento de transformación profunda. La volatilidad de los precios de las materias primas, las nuevas exigencias regulatorias y la presión creciente por integrar criterios de sostenibilidad están obligando a las compañías a revisar su manera de operar. En paralelo, la digitalización y la inteligencia artificial están abriendo un campo de ...

En un sector en el que la seguridad, el cumplimiento normativo y la precisión técnica son innegociables, Comenza, especialistas en el desarrollo de sistemas de barandillas y pasamanos para proyectos de edificación, refuerza su posición de liderazgo en el cálculo estructural de la acción del viento en barandillas de vidrio, consolidando a su Oficina Técnica como el ...

CT ha iniciado su primer contrato con Repsol Química en el complejo de La Pobla de Mafumet (Tarragona). Se trata de un servicio de supervisión de obra, en modalidad de contrato abierto y con una duración prevista de cinco años, que abarca todas las unidades e instalaciones del Complejo Industrial de Repsol Química. Es el ...

El Ilustre Colegio Oficial de Ingenieros Industriales de Galicia (ICOIIG) celebra este viernes 26 de septiembre en la Escuela de Ingeniería Industrial (sede Campus) de la Universidad de Vigo la jornada “El futuro de la Ingeniería”, una cita que reúne a profesionales, empresas, estudiantes y universidad con el objetivo de reflexionar sobre los retos y oportunidades ...

El Premio Emprendedor Naval 2025, que busca reconocer ideas o proyectos en fase inicial relacionados con el ámbito naval o marítimo, arranca su fase final, que concluirá con la elección del proyecto ganador de entre los 4 seleccionados como finalistas. Entre ellos, un innovador yate que integra cultura, naturaleza y gastronomía; un pionero servicio de renderizado ...