Dois experimentos precisos concordaram com um raio de próton de cerca de 0,84 femtômetros, alinhando-se a uma surpreendente medição de 2010 e resolvendo um antigo enigma na física de partículas. Os pesquisadores usaram lasers para estudar transições eletrônicas em átomos de hidrogênio. As descobertas, publicadas na Nature e na Physical Review Letters, aumentam a confiança no tamanho menor do próton.
Há mais de 15 anos, um experimento de 2010 usando um átomo de hidrogênio exótico revelou que o próton poderia ser 4 por cento menor do que se pensava anteriormente, dando início ao 'enigma do raio do próton'. Um estudo de 2019 apoiou ainda mais esse tamanho menor. Agora, experimentos complementares liderados por Dylan Yost, da Universidade Estadual do Colorado, e Lothar Maisenbacher, do Instituto Max Planck de Óptica Quântica, na Alemanha, confirmaram o raio em aproximadamente 0,84 femtômetros, ou menos de 1 milionésimo de bilionésimo de metro. Ambas as equipes igualaram o resultado de 2010 usando lasers para medir transições de energia eletrônica anteriormente inexploradas em átomos de hidrogênio, que contêm um próton e um elétron cuja interação revela o tamanho do próton. As forças eletromagnéticas entre as partículas influenciam os estados de energia, permitindo uma determinação precisa do tamanho, apesar de desafios como a manutenção de vácuos perfeitos e a calibração de lasers ao longo de anos de análise de dados. 'Ao observar esses dados, quanto dinheiro você estaria disposto a apostar que o raio do próton é esse mesmo? Para mim, pessoalmente, agora, com essas medições, as chances de aposta aumentam significativamente', disse Yost. Maisenbacher acrescentou: 'É agora muito, muito improvável que esse enigma do raio do próton ainda exista.' Juan Rojo, da Universidade Vrije de Amsterdã, observou o valor de métodos diversos: 'O raio do próton deve ser uma propriedade universal; ele deve dar o mesmo resultado, não importa como você o observe.' Esses resultados alinham-se à eletrodinâmica quântica com uma precisão de 0,5 partes por milhão, não estabelecendo discrepâncias para novas partículas ou forças. Yost destacou o potencial para experimentos de mesa com hidrogênio para detectar partículas leves e novas que passaram despercebidas por grandes colisores.