Němečtí fyzikové nedávno znovu změřili proton a zjistili, že je drobně menší, než si dříve mysleli. I tato malá změna však může v kvantové teorii nadělat velkou paseku.

Proton je jednou z několika částic lokalizovaných atomovém jádře. Při pohledu z větší dálky je to jen bod nadaný kladným elektrickým nábojem, při pohledu bližším se však odhalí jeho poměrně složitá struktura, složená ze tří základnějších částic – kvarků.

Jeho elektrický náboj je rozložen zhruba v prostoru o tvaru koule, jejíž průměr lze nějakou nepřímou metodou změřit. Již od 60. let minulého století je touto metodou pozorování interakce protonů s mnohem menšími částicemi o záporném elektrickém náboji, elektrony.

Tým pod vedením fyzika Randolfa Pohla z Institutu Maxe Plancka pro kvantovou optiku v bavorském Garchingu však nedávno využil k odhadu velikosti protonu interakci s jinou elementární částicí, mionem, který je asi 200x těžší než elektron.

Pohl se svými kolegy pálili miony z částicového urychlovače do vodíkového mraku. Vodíkové atomy jsou totiž tvořeny pouze jádrem s jedním protonem a obalem s jedním elektronem. V přímé palbě se občas stalo, že mion, který je příbuznou částicí elektronu, zaujal v obalu jeho pozici.

Fyzikům pak již jen „stačilo“ změřit pomocí laserového paprsku hladiny energie mionů a podle nich vypočítat velikost protonu. Z nových měření vyplývá, že průměr protonu je 0,8768 femtometru (1 femtometr = 10-15 metru), tedy asi o 4% méně, než udávala předchozí měření.

A má vlastně tato drobná korekce nějaký fyzikální význam? O tom zatím mezi vědci nepanuje jednoznačná shoda. „Co je jednoznačné, je to, že něco nám chybí,“ komentuje závěry německého týmu renovovaný americký fyzik Carl Carlson z univerzity ve Williamsburgu ve Virginii.

„Je možné, že při měření nastala chyba, stejně tak je však možné, že naše předchozí odhady založené na dosavadních kvantových výpočtech prostě nejsou dostatečně dobré,“ popisuje současný stav v poznání protonů Carlson.