Протон – элементарная частица, один из важнейших составных кирпичиков вещества. Одна из наиболее распространенных частиц во Вселенной немало озадачила ученых: протон, фундаментальная составляющая ядра атома, оказался меньше в размерах, чем утверждают существующие физические модели. И несмотря на три года попыток проанализировать результаты экспериментов, выявивших это расхождение, никто не может указать его причины.

Для измерения размера протона (точнее, радиуса Земаха частицы) ученые использовали метод лазерной спектроскопии. Сначала атом водорода-1 (состоящий всего из двух частиц: протона и электрона) облучали потоком мюонов. Согласно стандартной модели, мюоны вместе с нейтрино являются близкими родственниками электронов.

В результате облучения в некоторых из атомов мюон замещал собой электрон, образуя мюонный водород. Спектр излучения такого водорода позволял физикам оценить радиус протона.Сам по себе протон, как и атом, совсем не похож на шарик для пинг-понга. На самом деле он в свою очередь состоит из трех еще более мелких частиц – кварков.

Международная коллаборация ученых из нескольких швейцарских и немецких институтов поставила  на циклотроне института Поля Шеррера в Виллигене (Швейцария) эксперимент, показавший, что радиус протона незначительно, всего на 4 процента меньше, чем было принято считать. Поскольку протоны очень малы, эта разница совсем уж крошечная, всего 0,035 фемтометра, то есть 0,00000000000000035 метра.

По словам ученых, теоретически это может говорить о том, что мюон с протоном взаимодействует не так, как предсказывает современная физика. Хотя такое объяснение опрошенные Nature эксперты и считают маловероятным, другого у них пока нет.

Современные представления ученых о взаимодействии элементарных частиц представлены так называемой Стандартной моделью. Одной из последних частиц, предсказанных этой моделью, является бозон Хиггса. Частицу, которая может оказаться бозоном Хиггса, обнаружили сотрудники Большого адронного коллайдера летом 2012 года.

Источник