Загадочная частица: протон оказался еще меньше, чем считалось

Физики из Боннского университета и Технического университета Дармштадта разработали метод, который позволяет анализировать результаты проведенных ранее экспериментов с высокой точностью. В результате ученые выяснили, что радиус протона на самом деле меньше, чем удавалось вычислить ранее.

Протон на самом деле еще меньше, чем считалось

Положительно заряженные протоны, согласно современным представлениям, имеют радиус примерно 0,84 фемтометра (10-15 метра). Однако еще несколько лет назад считалось, что они имеют радиус 0,88 фемтометра. Эта, казалось бы, крошечная разница, вызвала большой ажиотаж среди физиков. Все потому, что объяснить это никто не мог. Некоторые эксперты даже сочли это признаком того, что Стандартная модель физики элементарных частиц была неправильной и нуждалась в изменении.

Почему это важно? Радиус протона — одна из важных постоянных, которые определяют физические законы. Знание радиуса протона необходимо для понимания структуры окружающего нас мира, проведения экспериментов в ускорителях частиц и даже исследования астрофизических объектов, таких как звезды.

Что выяснили ученые? Вместо того, чтобы встать на сторону той или иной научной группы, которая измерила радиус частицы, физики в новом исследовании показали, что на самом деле никакой разницы в измеренных значениях нет. Просто в более старых работах авторы не учли систематическую ошибку, которая до сих пор была недооценена.

Дело в том, что при измерении радиуса и других параметров протона сегодня физики используют ускорители частиц. Чем в них выше скорость, тем точнее получаются измерения. Но, с другой стороны, увеличение скорости повышает вероятность того, что при столкновении протона с мишенью появятся новые частицы. Поэтому для измерения радиуса до сих пор физики использовали данные низкоэнергетических ускорителей. 

Новая программа позволила ученым принять во внимание ранее исключенную информацию о рождении новых частиц и аннигиляции рожденных пар. В результате исследователи пришли к результату в 0,84 фемтометра вместо ранее предполагаемых 0,88.