Таинственный объем протона наводит на идея об существовании новейшей крупицы

    Фотомодель атома Нильса Бора очами художника.

    Как только рассказывал Августин Блаженный, «я знаю, что этакое время, пока что и не задумываюсь о этом». Приблизительно то же самое намерены сообщить физики в отношении объема протона, который длительное время был ладно знаменит. Но новейшие измерения объема протона и не соответствуют древним. И здесь заверте…

    Таинственный объем протона наводит на идея об существовании новейшей частицы

    Участие удачного водителя за нос тривиальные крупицы транслируют из рук в руки. Недавно бозон Хиггса начал морочить голову физикам, как только 13 апреля на совещании Южноамериканского физического общества ученые сделали вывод, что им же и не хватает заданных, дабы растолковать, посему новейшие измерения объема протона и не сходятся со старенькыми.

    «Расхождение достаточно внушительное», — сказал Рэндольф Пол, ученый из Колледжа квантовой оптики Макса Планка. На вопросец, как только разговаривает не совсем только сам Пол, да и его коллеги, существуют два ответа: скучноватый — кто-то ошибся в измерениях, и увлекательный — который породит новейшие теории в физике.

    Неописуемый протон

    Протон — это же положительно заряженная частичка, входящая в ядро атома, архитектурный кирпичик всего, что вы понимаете. Годами измерения отображали, что радиус протона составляет 0,8768 фемтометра (фемтомер — это же одна миллионная миллиардной толики погонного метра).

    Но новейший способ измерений в 2009 году выдал альтернативный итог: 0,84087 фемтометра, разница составила 4 %.

    Во время предшествующих измерений для распознавания радиуса протона использовались электроны, негативно заряженные крупицы, кои крутятся вокруг ядра в облачке. Дабы предпринять застыл с электронами, ученым надо сделать одну из двух вещей. Во-первых, можно стрелять электронами в протон и узнать, как только будут отражаться электроны. Этот способ рассеяния электронов предлагает понятие об размере положительно заряженного протона.

    Альтернативный случай — вынудить электрон двигаться. Электроны крутятся вокруг ядра атома, где скрывается протон, на различных уровнях, кои именуются орбиталями. Они умеют прыгать с одной орбитали на другую, увеличивая либо понижая собственную энергию, в ходе чего же электрон будет испускать либо приобретать простую частицу света под заглавием фотон. Количество энергии, нужное для тамошнего, дабы двинуть электрон с одной орбитали на другую, и даст подсказку физикам, каковой объем протона.

    Пол и его коллеги и не приименяли электроны для измерения протона. Заместо сего, они подключили к делу другую пагубно заряженную частичку, которая именуется мюон. Мюон в 200 раз тяжелее электрона, потому его орбиталь по отношению к протону размещается в 200 раз поближе. Этакий вес упрощает задачку ученых предсказать, на какую орбиталь сдвигается мюон, а уж как следует наиболее определенно познать объем протона.

    «Мюон поближе к протону и ему же предпочтительнее его видно», — разговаривает Пол.

    Вероятные разъяснения

    Эти измерения при помощи чувствительных мюонов и обеспечили физикам внезапные результаты. Совсем непредвиденно. Сейчас физики пробуют растолковать расхождения.

    Самым примитивным разъяснением возможно простая ошибка в расчетах. Приблизительно эдак же физики опростоволосились, когда узнали, что нейтрино умеют двигаться скорее скорости света. Пол разговаривает, что «скучное объяснение» более возможно, однако и не все физики с ним согласны.

    «Не могу сообщить, что в опыт влезла ошибка», — разговаривает физик из Массачусетского технологического колледжа Ян Бернауэр.

    Он а также и не опровергает, что измерения при помощи электронов проводились не мало раз, и что ежели в мюонный опыт влезла погрешность и он был проведен некорректно, результаты, конечно, аннулируются.

    Однако ежели «эксперимент невиновный», умеют быть ошибки и в расчетах, а уж означает «мы знаем, что происходит, ординарно считаем неправильно», помечает Бернауэр.

    Самым захватывающим возможно то, что расхождение положит начало новейшей физике, которая и не разъясняется Обычной фотомоделью и порядком всем надоела, однако все эдак же исправно ишачит. Может быть, физики чего-то и не знают об фолиант, как только мюоны и электроны ведут взаимодействие с иными частичками. Эдак полагает Джон Аррингтон, физик из Аргоннской государственной лаборатории в Иллинойсе.

    Может быть, фотоны — и не единственные крупицы, кои переносят силу меж частичками, и в дело вошла доныне безизвестная частичка, которая и породила невнятные результаты в измерении протона.

    Что далее?

    Дабы узнать, что происходит, физики запускают целый ряд тестов в различных лабораториях. Одним из главных направлений исследовательских работ будет тестирование электрического рассеяния, дабы убедиться, что оно ишачит адекватно, не находить без вины виновный мюон.

    Друга миссию — эксперименты с рассеянием, однако заместо электронов для обстрела будут употребляться мюоны. Этот проект под заглавием MuSE (Muon Scattering Experiment, либо опыт рассеяния мюонов) будет иметь пространство в Колледже Пауля Шеррера в Швейцарии. Там все есть нужные инсталляции для высокоточных тестов, наиболее тамошнего, там покажется вероятность провести электрическое и мюонное рассеяние в одном опыте.

    «Есть надежда, что нам получится во второй раз повторить результаты первого эксперимента», — разговаривает Аррингтон. — «Если расхождение остается, мы заглянем в ту самую же коробочку и поглядим, существуют ли конкретная зависимость от пространства проведения опыта, либо же электроны и мюоны преподнесут нам нечто важно новое?».

    Урожай заданных начнется в 2015-2016 году. Аррингтон пометил, что вопросец объема протона пока что будет присутствовать в подвешенном состоянии.

    «Это и не эдак ординарно. Мы возлагаем надежды уточнить его минимум за 10 лет, однако это же оптимистичные прогнозы».