Fisica, revisionate le dimesioni del protone: è più piccolo

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C'è aria di rivoluzione nel mondo della fisica delle particelle. Secondo alcuni scienziati, infatti, il protone, elemento primario dell'universo visibile, è più piccolo di quanto fino ad ora il mondo scientifico abbia ritenuto.

Le nuove misurazioni avrebbero ridotto del 4% il raggio della particella. Non sembra molto ma può costituire una grande differenza. Se confermati da ulteriori esperimenti, i risultati potrebbero modificare i concetti fondamentali su cui si fonda l'elettrodinamica quantistica, la teoria quantistica di come la luce e la materia interagiscano. 

Un team di 32 scienziati internazionali guidati da Randolf Pohl del Max Planck Institute di Garching, in Germania, aveva inizialmente approfondito gli sudi solo per confermare ciò che era già noto piuttosto che per ribaltare le ipotesi. 

Per decenni, i fisici delle particelle hanno utilizzato l'atomo di idrogeno come riferimento per misurare le dimensioni di protoni, che fanno parte del nucleo degli atomi. Perchè l'idrogeno? Per la sua semplicità: un elettrone che circonda un singolo protone.  

Ma, a quanto pare, tale unità di misura non è del tutto corretta. "Noi non immaginavamo che ci sarebbe stato un divario tra le misure note del protone e la nostra", ha ammesso il co-autore dello studio Paolo Indelicato, direttore del laboratorio Kastler Brossel di Parigi. 

Il nuovo esperimento - almeno 10 volte più preciso di quelli effettuati fino ad oggi - era già stato pensato dai fisici 40 anni fa, ma solo oggi grazie alle attuali tecnologie a disposizione è stato possibile realizzarlo. 

È bastato sostituire l'elettrone in un atomo di idrogeno con un muone negativo, una particella con la stessa carica elettrica, ma oltre 200 volte più pesante e instabile. La grande massa dei muoni dà idrogeno muonico, di dimensioni più piccole, dunque più affidabili. 

"Ora i teorici stanno per rifare le loro equazioni, e saranno fatti altri esperimenti per confermare o confutare questa ipotesi", ha spiegato Indelicato. “In due anni – dice - faremo un altro esperimento con le stesse attrezzature, ma questa volta con elio muonico". 

I risultati dello studio sono stati pubblicati su Nature.

Francesca Mancuso

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