Prótons são ainda menores do que se pensava

Se já é impossível pensar rapidamente no tamanho dos prótons – partículas atômicas de carga elétrica positiva –, imagina saber que ele é ainda menor do que se imaginava. É isso que aponta um novo estudo publicado na revista Nature.

O estudo tem o objetivo de desvendar o “quebra-cabeça do raio de prótons” ou a inconsistência que existe entre os dois valores do raio de prótons e que é tido, até agora, como um grande problema não resolvido na física fundamental.

Segundo a pesquisa, os prótons teriam 0,831 femtômetros de diâmetro, o que corresponde a uma diminuição de 4% em relação à medição anterior feita com a utilização de elétrons aceleradores. Um femtômetro equivale a uma milionésima parte da bilionésima parte do metro e o novo raio descoberto pelos pesquisadores equivale a 80% disso.

Apesar dessa descoberta, os físicos precisam aprofundar os estudos, uma vez que essa nova medida do tamanho dos prótons pode afetar todos os cálculos dos níveis de energia de um átomo, explicou Haiyan Gao, professora de física da Universidade de Duke.

A medição feita pelos físicos foi do raio de distribuição de carga dos prótons, mas Gao explica que eles são feitos de bits ainda menores, os quarks, que possuem cargas próprias, que não tem uma distribuição uniforme e que nada fica parado, como um alvo em movimento.

Duas abordagens diferentes haviam sido consideradas para obter a medição dos prótons e elas concordavam, mas em 2010 um experimento do Instituto Paul Scherrer mediu a diferença entre os níveis de energia de hidrogênio muonic e o resultado foi muito menor do que o valor obtido anteriormente e foi a partir daí que surgiu o “quebra-cabeça do raio de prótons”.

Equipe utilizou nova abordagem para medição de prótons

Para resolver o enigma dos prótons, Gao e a equipe mudaram a abordagem e observaram a dispersão de elétrons do próton e do elétron do átomo de hidrogênio ao mesmo tempo. Além disso, eles espalharam o feixe de elétrons a quase zero graus, permitindo que esse feixe sentisse a resposta da carga de próton com mais precisão. O resultado foi o valor de medida 4% menor do que a anterior. “Para resolver o argumento, precisávamos de uma nova abordagem”, diz Gao.

O interesse de Gao foi alimentado por quase 20 anos, desde que soube dos valores diferentes para o raio de carga dos prótons. A nova medda poderá ajudar a avançar em novos insights sobre a cromodinâmica quântica, afirma Gao, que se mostra muito animada com a descoberta. “Este é um negócio muito, muito importante. O campo está muito animado com isso”, finaliza.