25/01/2013 - Das Proton ist kleiner, als man dachte.

Menéame

Es ist nicht leicht, die Protonradius, weil die Quarks Sie bilden sie, und sie interagieren ständig. Dennoch hat die Wissenschaft Werte mit den Daten komplizierter Messmethoden festgelegt, aber die Ergebnisse unterscheiden sich, wenn andere Techniken verwendet werden. Ein europäisches Team hat bereits vor einigen Jahren darauf hingewiesen, daß die Proton ist kleiner als vorgeschrieben Und jetzt bestätigen Sie es mit einer neuen Studie, die veröffentlicht Wissenschaft.

"Das Elektron ist ein Teilchen wie ein Punkt, dessen Größe in weniger als 10-20 m gemessen wurde, aber das Proton dagegen ist ein Teilchen, das aus kleineren und grundlegenderen Teilchen besteht: die Quarks," erinnert Aldo Antognini vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching, Deutschland).

"Die Quarks - zwei up und down für jedes Proton- bewegen sich und interagieren sehr dynamisch zwischen ihnen und dem Wirbelwind, den sie bilden, ist das, was die Größe des Protons verursacht," erklärt der Forscher SINC.

Antognini und andere europäische und amerikanische Kollegen präsentieren diese Woche in Science eine Studie, in der festgestellt wird, dass das Proton kleiner ist als angenommen. Die Ergebnisse bestätigen, was das gleiche Team bereits 2010 in Nature veröffentlicht hat: "Das Proton scheint 0,00000000000003 Millimeter niedriger als die Forscher dachten”.

Das ist die sogenannte Committee on Data for Science and Technology (CODATA) setzt ein Ladungsradius für Proton zwischen 0,87 und 0,88 Femtometer (1 Femtometer 10-15 m), während die neuen Ergebnisse es auf 0,84 Femtometer reduzieren. Der elektrische Laderadius ist die durchschnittliche Ausdehnung der "Wolke," die die Quarks - die geladen sind - erzeugen, wenn sie sich bewegen.

Die Unterschiede erscheinen unbedeutend, können aber nach Meinung der Experten "ernste" physische Auswirkungen haben, da sie darauf hindeuten, dass es vielleicht eine Lücke in den aktuellen Theorien der Quantenmechanik gibt. Außerdem bilden Protonen neben den Neutronen den Atomkern jedes Atoms, das im Universum existiert.

Die Studie bestimmt auch zum ersten Mal die Magnetradius Proton -0,87 Femtometer. Dieser andere Radius ist der Durchschnitt der magnetischen Verteilung innerhalb des Protons, die durch die magnetischen Momente der Quarks und die Ströme, die sie bei der Bewegung erzeugen, gegeben wird.

Um diese Forschung durchzuführen, hat das Team die Laserspektroskopie des mononischen Wasserstoffs verwendet. Wasserstoff ist das einfachste Element, das es gibt, mit Protonen und Elektron, aber im Experiment wird dieses durch ein Mun ersetzt - mit negativer Ladung wie das Elektron, jedoch mit einer Masse von 200-mal höher.

Auf diese Weise kann das Proton besser gemessen werden, indem man bestimmte Übergänge analysiert, die in den Zuständen dieses 'exotischen' Wasserstoffs auftreten. Antognini hat SINC vorausgeschickt, dass seine Gruppe auch mit Ionenheliumatomen Forschung plant.

Die von DOCATA festgelegten Werte basieren ihrerseits auf anderen Techniken: Spektroskopie des Wasserstoffatoms - normal, nicht ónisch - und Berechnungen der Quantenelektrodynamik (QED) zur Analyse der Ladungsstreuung zwischen Proton und Elektron.

Einige Forscher sind der Ansicht, dass die Interpretation der Ergebnisse jeder Messmethode hinter den Diskrepanzen zurückbleibt. Auf jeden Fall diskutieren die Wissenschaftler weiter, welche dieser Techniken die beste ist, um die Teile des so genannten "Puzzle des Proton-Radios" zu passen. Das Endziel, entdecken Sie die genaue Größe dieses essentiellen Teilchens in der Funktion des Kosmos.

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Bibliographische Referenz:

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.

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