En lillebitte opdagelse

En lillebitte detalje har i årevis været årsag til mange spekulationer i fysikkens verden, for hvor stor er en proton egentlig? Nye ekstremt præcise målinger fra Colorado State University tyder på, at der endelig er svar på dette spørgsmål.

Protonen findes i kernen af alle atomer og dermed i alt stof omkring os. I årtier mente fysikere, at dens størrelse var nogenlunde fastlagt, men i 2010 kom en måling, der ændrede billedet. Protonen så nemlig ud til at være fire procent mindre, end man havde troet. En mindre rettelse, kunne man tænke, men i partikelfysikkens verden er bittesmå ændringer ofte tegn på ukendte kræfter og nye forståelser af naturvidenskabens love. I årene efter målte forskerne videre uden dog at finde en entydig forklaring.

Men de amerikanske fysikere har nu udført to nye forsøg, der med stor enighed peger i samme retning: Protonen er mindre end forventet og måler omkring 0,84 femtometer. Det vil sige mindre end én milliontedel af en milliardtedel af en meter.

Forskerne har brugt en både enkel og ekstremt krævende metode, hvor de har målt på protonen og elektronen i et brintatom. Elektronens skift mellem forskellige stadier af energi måles med præcise lasere, og da disse skift er betinget af protonens størrelse, kan man indirekte beregne dens omfang. Det kræver helt præcise forhold, et perfekt vakuum, avanceret laserteknik og årelang kontrol af fejlkilder.

Målingerne kan tage et par uger, og beregningen af fejlkilder kan tage årevis. De nye resultater får markant betydning for fremtidens fysikere, som nu har et pejlemærke i jagten på nye partikler.

Physical Review Letters, New Scientist, 10. april