O problema do tamanho do próton é um problema de física nuclear . Diz respeito ao raio de carga do próton , para o qual diferentes métodos fornecem dois conjuntos de valores incompatíveis em torno de 0,84 e 0,88 femtômetro .
Destacado em 2010, esse problema é resolvido em 2019 com uma experiência de interferometria de Ramsey (in) cuja duração foi de 8 anos com sucesso emsetembro de 2019Por uma equipe de pesquisa da York University em Toronto, Canadá, liderada por Eric Hessels (in) e sua equipe. Finalmente, os dois métodos (hidrogênio muônico e clássico) fornecem resultados compatíveis, mas fornecem um valor numérico ligeiramente menor do que os valores anteriormente aceitos.
Ano | Método | Valor baixo ( fm ) | Valor alto (fm) |
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2010 | Transmissão E / p | 0,879 ± 0,006 | |
2010 | Revisão CODATA | 0,877 ± 0,007 | |
2010 | Μ 2S → transição 2P | 0,841 84 ± 0,000 67 | |
2013 | Μ 2S → transição 2P | 0,840 87 ± 0,000 39 | |
2014 | Revisão CODATA | 0,875 1 ± 0,006 1 | |
2017 | Transição e 2S → 4P | 0,833 5 ± 0,009 5 | |
2018 | Transição e 1S → 3S | 0,877 ± 0,010 | |
2018 | Revisão CODATA | 0,841 4 ± 0,001 9 | |
2019 | E 2S → transição 2P | 0,833 ± 0,010 | |
2019 | Transmissão E / p | 0,831 ± 0,012 |
Durante décadas, o raio de carga do próton foi considerado conhecido, dois métodos diferentes produzindo resultados consistentes, um medindo os níveis de energia do átomo de hidrogênio e outro por espalhamento de elétrons (in) . O Comitê de Dados para Ciência e Tecnologia (CODATA) formaliza em 2010 o valor 0,877 ± 0,007 fm .
Em 2010, uma equipe de pesquisadores liderada pelo alemão Randolf Pohl (de) ao Instituto Paul Scherrer anunciou uma nova medida baseada em um átomo de hidrogênio muônico , ou seja, um átomo exótico em que o elétron do prótio foi substituído por um múon . Enquanto procuravam refinar o valor já conhecido com maior precisão, os pesquisadores publicaram na Nature um resultado incompatível com medições anteriores. O valor que eles encontraram, 0,841 84 ± 0,000 67 fm , é 4% menor do que o valor aceito anteriormente, que excede em muito as incertezas de medição . Um novo experimento realizado em 2013 atinge 0,840 87 ± 0,000 39 fm , o que está em linha com os resultados anteriores, sem fornecer qualquer explicação para o desvio em relação ao valor recomendado pelo CODATA.
Em 2019, duas equipes diferentes estão anunciando novos valores: 0,833 ± 0,010 fm e 0,831 ± 0,012 fm , valores ainda baixos.
O raio de carga do deutério , kernel deutério composto por um próton e um nêutron foi medido em 2016. Quanto ao múon prótio, um átomo exótico de deutério , em que o elétron foi substituído por um múon, foi usado para realizar a medição . Os resultados também indicam que o raio do deuton é significativamente menor que o valor recomendado pela CODATA para esta magnitude.
No momento da publicação dos resultados sobre o deutério em agosto de 2016 , a incompatibilidade entre as medidas não era explicada pelos pesquisadores. Um caminho explorado foi um erro ao estimar a constante de Rydberg do átomo de hidrogênio, mas ela foi medida com precisão em outros experimentos.