У 1990-х вважалося, що протони мають розмір 0,88 фемтометра (фемтометр дорівнює одній квадрильйонній частині метра). Але нове дослідження Боннського університету та технічного університету Дармштадта показує, що протони, ймовірно, насправді менше, ніж передбачалося раніше.
Фізики створили метод, який дозволяє аналізувати результати старіших експериментів набагато точніше, ніж раніше. Це привело їх до розуміння того, що протон має набагато менший радіус — всього 0,84 фемтометра.
“Наші аналізи показують, що різниці між старими й новими виміряними значеннями взагалі не існує. Замість цього старіші значення були схильні до систематичної помилки, яка дотепер була значно занижена», — розповів професор Ульф Мейснер з Інституту радіаційної та ядерної фізики ім. Гельмгольца Боннського університету.
Пружне розсіювання – один зі способів визначення радіуса протона. Він включає бомбардування пучком електронів протона в прискорювачі. Коли електрон стикається з протоном, обидва змінюють напрямок свого руху. Чим більший протон, тим частіше відбуваються такі зіткнення. Отже, його розширення можна розрахувати за типом і ступенем розсіювання.
“Чим вища швидкість електронного променя, тим точніше вимірювання. Однак це також збільшує ризик того, що електрон і протон утворять нові частинки при зіткненні. При високих швидкостях або енергіях це відбувається все частіше», — уточнив Мейснер.
«У свою чергу, випадки пружного розсіювання стають все рідше. Тому для вимірювання розміру протона досі використовувалися тільки дані прискорювачів, в яких електрони мали відносно низьку енергію», — розповів вчений.
“Ми розробили теоретичну основу, за допомогою якої такі події також можна використовувати для розрахунку радіуса протона. Це дозволяє нам враховувати дані, які досі не враховувалися”, – додав професор доктор Ханс-Вернер Хаммер з технічного університету Дармштадта.
Цей метод також пропонує нове розуміння тонкої структури протонів і їх незаряджених» братів і “сестер” — нейтронів.