Понад десять років плутанина у визначенні розміру протона стримувала вчених. Розбіжності у вимірах радіуса цієї субатомної частки означали, що вчені не могли перевірити одну зі своїх ключових теорій із тією граничною точністю, до якої прагнули.
Новий вимір точно визначає радіус протона, що дозволяє перевірити стандартну модель фізики елементарних частинок, що описує субатомні частинки та їх взаємодії. Теорія узгоджується з експериментом із точністю кращу ніж у десяту частку мільярдної частки відсотка, повідомляють фізик Лотар Майзенбахер та його колеги 11 лютого у журналі Nature.
Дослідники вивчали атоми водню, вимірюючи частоту випромінювання, необхідного для переходу атома між двома різними енергетичними рівнями. Ця інформація у поєднанні з іншими вимірами показала, що радіус протона становить приблизно 0,84 трильйонних частки міліметра.
Ця цифра узгоджується з безліччю вимірювань, які припускають, що розмір протона менше, ніж вважалося раніше, і вимір досить точний, щоб виключити приблизно на 4 відсотки більший радіус, виявлений у деяких попередніх експериментах.
Цей доказ меншого радіуса протона дозволило дослідникам використовувати свої дані для перевірки стандартної моделі. Стандартна модель може передбачити частоту випромінювання, необхідну для переходу атома між енергетичними рівнями в їх експерименті. Але необхідний незалежний вимір радіуса протона. Тепер, коли дослідники розмежували великі та малі значення, вони могли використовувати інший вимір радіуса протона, що підтверджує менший розмір, проведений з використанням екзотичного типу водню, що називається мюонним воднем. Це протон, пов'язаний з важчим аналогом електрона, що називається мюоном.
Пророцтво стандартної моделі збіглося з експериментом, підтвердивши теорію. Зокрема, воно підтвердило один зі стовпів теорії, званий квантовою електродинамікою, який описує взаємодію електрично заряджених частинок та світла.
Вчені очікують знайти тест, який покаже, що стандартна модель не працює, говорить Майзенбахер, який проводив дослідження в Інституті квантової оптики ім. Макса Планка в Гархінг, Німеччина. Теорія не пояснює таких явищ, як темна матерія, невидима речовина, яка допомагає пов'язувати галактики. "Ці тести є важливими, тому що ми знаємо, що наше розуміння світу неповне".
