Protone: ma quanto sei piccolo?

protone

Il protone potrebbe essere realmente più piccolo di quanto si pensasse.

Esperimenti su una forma esotica di idrogeno avevano già trovato una forte discrepanza con la dimensione accettata nel 2010. Ora, le prove di un gruppo tedesco e russo indicano un valore più piccolo per la dimensione del protone anche nell’idrogeno ordinario.

Intanto, tanto per cominciare, secondo le stime un corpo umano adulto è fatto da almeno 7 x 10^27 atomi (7 seguito da 27 zeri, un numero impronunciabile), ognuno dei quali ha una massa inferiore a ciò che la fisica ha fino a oggi stimato.

Perché tanta attenzione per un valore, in fin dei conti, così piccolo e perché è così importante per i fisici? Ora ve lo spiego.
I protoni hanno una struttura interna composta da tre particelle (quatk) tenute insieme da forze attrattive (gluoni). Circa il 95% della massa del protone è derivata dall’energia di interazione tra le particelle quark.

Esistono alcuni differenti modi per trovare la massa di un protone (spettroscopia, bombardamento dei nuclei con fasci di elettroni veloci)
Non ve ne sto a spiegare nemmeno uno perché è materia per gli esperti del settore (spesso in conflitto).

Il nuovo valore è stato calcolato da una collaborazione multinazionale guidata da Randolf Pohl, all’epoca al Max-Planck-Institut per l’ottica quantistica a Garching, in Germania.

Se volete i numeri, eccoli:
la massa del protone è 1,007276466583 unità atomiche (una unità atomica è la dodicesima parte della massa di un atomo di carbonio-12) e non 1,007276466879, come precedentemente sancito dal CODATA, il comitato internazionale per i dati di scienza e tecnologia.

Non è poca cosa: il protone contribuisce in modo importante alla massa dell’atomo, che è una unità fondamentale della fisica come la costante di Planck (anch’essa recentemente corretta) e la velocità della luce. La massa del protone è di poco inferiore a quella del neutrone (dello 0,14%, probabilmente ora da verificare) mentre è ben 1836 volte superiore a quella dell’elettrone (anche questo dato andrà rettificato).
A causa di questo esperimento, CODATA “probabilmente” cambierà i propri valori.

Non è tutto: la nuova misura della massa potrebbe anche spiegare perché in molti esperimenti il raggio del protone sembra essere del 4 per cento più piccolo di quel che la teoria predice, approssimativamente un raggio di circa 0,8768 femtometri (un milionesimo di un milionesimo di millimetro)

Bene, una misura dell’importanza della scoperta la danno le interpretazioni dei primi istanti dell’Universo, appena dopo il Big Bang: calcoli teorici hanno stimato che se la differenza di massa tra protone e neutrone fosse stata dello 0,19% anziché dello 0,14% si sarebbe formato più elio e meno idrogeno, e le stelle non si sarebbero accese come hanno fatto.
Ora lo sai.

(fonte: Le Scienze)

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2 risposte a Protone: ma quanto sei piccolo?

  1. Renzo Dal Grande ha detto:

    interessante Bruce

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  2. MARGHIAN ha detto:

    Si’, sapevo che la massa del protone e’ importante, che e’ 1800 volte circa piu’ grande della massa del’elettrone, e che e’ fattod i tre quark- che esiste forse anche una “distanza interquark”, per cui magari anche il protone e’ essenzialmente “vuoto”. Distanza fra i quark quindi minore, alla luce di questa scoperta. O piu’ piccoli i diametri stessi dei quark? Mi domando.
    1,007276466583, anziche’ 1,007276466879. Che percisione di calcolo.
    Se la differenza di massa fra neutrone e protone fosse dello 0,19% anziché dello 0,14% si sarebbe formato più elio e meno idrogeno, e le stelle non si sarebbero accese come hanno fatto.. E chissa’, questo, in quanti universi paralleli questo sara’ avvenuto. Si ipoteizzano infatti univversi senza il formarsi delle stelle. Ma questo ci porta lontano, importante e’ “ora” capire qualcosa del nostro, di universo. Ciao.

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