Pe coperta ultimului numar al prestigioasei reviste Nature a aparut
un articol despre un rezultat surprinz�tor din fizica particulelor
elementare: raza protonului este cu 4% mai mic�
dec�t se credea!

Aceasta trimite fiori reci pe spinarea fizicienilor a c�ror teorie a
Modelului Standard este precis� cel pu�in la o zecime de procent.
Descrierea lumii subatomice va trebui revizuit� �n consecin��.

Suntem deja familiari cu ideea c� totul din jurul nostru este format
din atomi, care sunt forma�i din c�te un nucleu �n jurul c�rora se
�nv�rt electroni. Nucleele sunt formate la r�ndul lor din protoni �i
neutroni.

A�adar nucleele nu sunt punctiforme, ci au o raz� �i un volum. Dar
nici protonii �i neutronii nu sunt punctiformi, ci fiecare are o raz� �i
un volum. Aceasta pentru c� fiecare din ei are o structur�. Sunt
constitui�i din c�te trei particule elementare denumite cuarci care
schimb� �ntre ei alte particule denumite gluoni. Protonul are a�adar o raz� care este dat� de
structura sa �i de mi�c�rile particulelor elementare din interiorul
s�u.

Un proton singur reprezint� �i cel mai mic nucleu de atom din natur�.
Este chiar nucleul de hidrogen, c�ci un proton �n jurul c�ruia se
�nv�rte un electron formeaz� atomul de hidrogen. Spre deosebire de
majoritatea atomilor care sunt crea�i �n stele care transform� hidrogen
�i heliu �n atomi mai grei, atomii de hidrogen au fost crea�i chiar
imediat dup� Big Bang prin acela�i mecanism care a creat Universul
nostru. Spre deosebire de proton, electronul nu are o structur�, ci este
o particul� elementar�, cu raz� zero �i volum zero.

Raza protonului a fost m�surat� precis acum aproximativ 40 de ani �i
de atunci nu a mai fost m�surat�. Dar iat� c� un experiment nou, de
zece ori mai precis, a fost finalizat acum dup� doisprezece ani de
munc�, �ntre care �ase doar de verificare a rezultatului incredibil pe
care �l observaser�: raza protonului era cu 4 procente mai mic� dec�t
valoarea m�surat� �n trecut. �n condi�iile �n care teoriile fizicii
particulelor elementare sunt precise la a treia zecimal�, o diferen��
la zecimala a doua este �ocant� �i retrimite fizicienii, at�t pe
teoreticieni, c�t �i pe experimentatori, la foaia de h�rtie, respectiv
la acceleratoarele de particule.

Dar ce este muonul �i cum a ajutat el la aceast� m�sur�toare? Muonul
este o alt� particul� elementar�. Este de fapt tot un fel de electron,
numai c� mai masiv de aproape 200 de ori. Are tot sarcin� electric�
negativ�. Are tot raz� �i volum zero. Dar dac� un electron este stabil,
adic� tr�ie�te la infinit, un muon �moare� dup� cam 2 milionimi de
secund�, disp�r�nd �i l�s�nd �n locul s�u un electron �i doi neutrino,
particule de care vom vorbi �n articolele viitoare.

E suficient s� �n�elegem c� un muon este un electron
mai masiv, instabil, care se dezintegreaz� �ntr-un electron �i alte
particule dup� un timp foarte scurt pentru ochiii no�tri, dar foarte
mare pentru lumea subatomic�.

At�t de mare, �nc�t o echip� interna�ional� de fizicieni condus� de
Randolf Pohl de la Institul Max Planck pentru Optic� Cuantic� din
Garhing, Germania, au reu�it s� creeze cu ajutorul unui accelerator de
particule de la Institutul Paul Scherrer din Elve�ia (CERN nu are
singurul accelerator de particule din Elve�ia!) un fascicul de muoni cu
care au bombardat un recipient ce con�inea atomi de hidrogen. C�teodat�
un muon disocia o molecu� de hidrogen �n doi atomi de hidrogen, iar
unuia dintre atomi �i trimitea electronul afar� din atom, iar locul �i
este luat chiar de muon!

Cum muonul este tot un fel de electron, numai c� mai masiv �i care
tr�ie�te mai pu�in, iat� c� se poate crea un nou tip de atom, un
hidrogen muonic, �n care �n jurul protonului se �nv�rte un muon, iar nu
un electron. Dac� atomul cu electron tr�ie�te la infinit, atomul cu
muon tr�ie�te doar vreo dou� milionimi de secund�.

Dar cum este un interval de timp mare pentru lumea subatomic�,
fizicienii aveau timp suficient pentru a studia interac�ia dintre proton
�i muon. Cum muonul este de cam 200 de ori mai masiv ca electronul,
muonul este mult mai aproape de proton dec�t ar fi electronul, iar
aceasta permite m�surarea razei protonului mult mai precis ca p�n� acum.
Iar rezultatul surprinz�tor c� de fapt raza protonului era
supradimensionat� cu 4% cere fizicienilor s� revizuiasc� parametrii
teoriei fizicii particulelor �i apoi predic�iile pe care aceasta le
face. Va influen�a acest rezultat experimentele de la acceleratorul LHC?
R�m�ne de v�zut continuarea acestei pove�ti �

Un lucru demn de aten�ie este faptul c� experimentul a fost derulat
pe durata a �ase ani de zile, dup� care al�i �ase ani au trecut p�n�
c�nd echipa de fizicieni au verificat iar �i iar �n cele mai mici
detalii m�sur�toarea lor cu rezultat foarte surprinz�tor. Arat� c�t�
aten�ie dedic� oamenii de �tiin�� muncii lor �nainte de a face public un
rezultat. Abia acum a fost publicat, dar ajuns pe coperta
prestigioasei reviste de �tiin�� Nature!