Los átomos son incluso más pequeños de lo que se pensaba anteriormente, y la medición dejó perplejos a los físicos.

La invalidación de la medida conocida de un deuterón profundiza el misterio del “rompecabezas del haz de protones”

Un grupo de científicos que, en 2010, descubrió una discrepancia en lo que durante mucho tiempo se creyó que eran medidas del tamaño de un protón, invalidaron otra medida más; el de una partícula nuclear llamada deuterón.

Los protones son partículas que se encuentran dentro del núcleo de los átomos. Según las mediciones establecidas por el Comité Internacional de Datos para la Ciencia y la Tecnología (Codata) hace muchos años, el radón del protón se registró en aproximadamente 0,877 femtómetros. Eso es un poco menos de un cuarto de metro, si necesita un punto de referencia.

Sin embargo, el científico Randolf Pohl, junto con sus colegas del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Garching, Alemania, encontraron una gran discrepancia con el valor previamente aceptado en 2010 y nuevamente en 2013, después de utilizar una nueva técnica de medición.

La nueva técnica de Pohl y su equipo implicó el análisis de los desplazamientos a nivel de energía de los muones que orbitan los núcleos de hidrógeno. Los muones son partículas subatómicas inestables de la misma clase que un electrón, pero con una masa unas 200 veces mayor.

Al cambiar el electrón de un átomo de hidrógeno a la partícula de muón más pesada, los investigadores modificaron un solo protón, una composición electrónica del átomo. Después de fotografiar el átomo modificado con un rayo láser, el equipo midió el cambio resultante en sus niveles de energía, lo que les permitió calcular el tamaño de su núcleo de protones.

Para su asombro, las mediciones de protones de Pohl y sus colegas mostraron un radio 4% más pequeño que el valor de Codata. Esto dio lugar al “rompecabezas del haz de protones”, y el haz de protones ha sido un tema de debate desde entonces.

Pero antes de que los científicos pudieran descubrir por qué obtuvieron este curioso rayo, fueron y descubrieron otra diferencia en las grabaciones espectroscópicas de Codata.

Apareciendo en un estudio en Science, los científicos dijeron que ahora han descubierto que medir el radio Codata de un núcleo atómico de deuterio, conocido como deuterón, podría ser incorrecto incluso después de usar la misma nueva técnica de medición.

Un deuterón es el término colectivo para el deuterio, un isótopo del átomo de hidrógeno que tiene un núcleo de protón y un neutrón.

Al combinar las mediciones con la teoría, los investigadores obtuvieron un radio de carga de deuterón de 2125 femtómetros, que es unas desviaciones estándar más pequeñas que la medición del radio establecida por Codata: un 0,8 por ciento más pequeña, para ser precisos.

“Además, las dimensiones del protón y del deuterón están en tensión con los valores obtenidos aplicando la misma técnica a los átomos de electrones en lugar de a los muones”, dijo el informe, sugiriendo que se encuentran discrepancias tanto en los deuterones como en los protones. .

Como resultado de los hallazgos, el equipo de científicos sigue rascándose la cabeza y ha llegado a la conclusión de que no hay forma de resolver el problema con las teorías existentes.

“Esta discrepancia independiente indica errores experimentales o teóricos o incluso físicos más allá del modelo estándar”, dice el informe.

En lugar de simplemente demostrar que los resultados de Codata se miden incorrectamente, la investigación aumenta la posibilidad de que algo no funcione en el corazón de los átomos y hace que el rompecabezas de los rayos protones sea aún más … desconcertante.

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