Medição do raio do próton vira novo quebra-cabeça no Modelo Padrão da física

Uma grande equipe formada por pesquisadores de todo o mundo tem realizado experiências repetidas, há vários anos, que mostra um raio diferente para o próton quando orbitado por um múon (partícula semelhante ao elétron com vida média de 2.2 picosegundos, mediado por uma força chamada interação fraca, seu decaimento pode produzir elétrons, nêutrons e neutrinos), em oposição a um elétron (a constatação é apelidada de quebra-cabeça do raio do prótons), novos testes usando um núcleo de deutério encontraram o mesmo problema.

Em artigo publicado na revista Science, a equipe descreve as experiências que realizaram e o que encontraram para oferecer possíveis ideias para dissipar a noção do que este quebra-cabeça indica, que pode haver alguns problemas com o Modelo Padrão da física (O Modelo Padrão da física de partículas é uma teoria que descreve as forças fundamentais forte, fraca e eletromagnética, bem como as partículas fundamentais que constituem toda a matéria). Os cientistas foram capazes de calcular o raio do próton (0,88 ± 0,01 femtometros) por algum tempo usando a carga do elétron que orbita em torno dele ajudando a confirmar teorias sobre o Modelo Padrão.

Na tentativa de melhorar a precisão da medição usando um múon carregado negativamente (que orbita mais perto do próton), os pesquisadores do Instituto Max Planck, desde 2010, encontraram um raio diferente - 7 desvios padrão a partir do que foi considerado o valor oficial. Este quebra-cabeça do raio do próton deixou os físicos muito intrigados, pois sugere que há um erro no modelo padrão, em algum lugar. Nos últimos seis anos vários pesquisadores ofereceram teorias para resolver o quebra-cabeça, a maioria dos quais envolveram formas de preservar o modelo padrão, mas até à data, o quebra-cabeça ainda permanece.

Neste último esforço os investigadores procuraram ter mais insights sobre o problema, adicionando uma outra peça ao quebra-cabeça, um nêutron, ou seja, usando um núcleo de deutério. O pensamento era que a presença do nêutron mudaria a maneira que os elétrons e múons percebiam a carga de prótons. Eles reportaram que a medição que fizeram do raio do próton ainda era diferente da encontrada com a medição de apenas um elétron e de um próton, por aproximadamente 7.5 desvios padrões.

Os resultados da equipe não oferecem novas explicações para as discrepâncias medidas e continua a ser um enigma, mas eles oferecem alguns possíveis caminhos para uma investigação mais aprofundada, por exemplo, pensando maneiras de melhorar as medições e forçando os múons a interagir com os prótons para ver se pode haver qualquer evidência de uma força desconhecida atuando. O deutério tem um núcleo muito simples, composto por um próton e um nêutron.

Fonte: http://m.phys.org/news/2016-08-deuterium-nucleus-proton-radius-puzzle.html

#Modelopadrão #física #desafios