EL PROTÓN NO ES COMO LO PINTAN

CODATA; el Comité de Datos Científicos y Tecnológicos está decidido a esperar con paciencia, los resultados en dos laboratorios de física cuántica, de los experimentos en marcha, dedicados a concretar si los experimentos mediante los cuales se dedujo el “radio” del protón partiendo de los experimentos de hace cien años de Rutherford, son ciertos o están errados.
   
El modelo estándar, la teoría que explica la mayor parte de los fenómenos cuánticos y la estructura de la materia, da por hecho que el protón tiene un radio de 0,875 femtómetros (milbillonésimas de metro).   Aunque por lo general en la matemática que se emplea para escribir la teoría no se emplean ni la masa ni el radio de las partículas; el resultado de un experimento que produce un valor distinto para el radio del protón, tiene repercusiones muy importantes en la física de partículas, especialmente porque la diferencia de resultados es mayor que cualquier error permitido; de casi el 5% de diferencia.
No es para menos; de por sí; la sola idea de remplazar el único electrón del átomo de Hidrógeno por un muón; es extraordinario.   Si además empleamos ese híbrido, en el cual la mayor “masa” del muón permite mantener menos varianza en el espectro del protón, ya que el leptón “pasa más tiempo” dentro del barión al orbitarlo, se espera un resultado más preciso en la medición del radio del barión, al tener menos libertad que cuando se emplea un átomo de Hidrógeno ordinario, con su electrón.   

El resultado fue desalentador por un lado, pero intrigante por otro; y científico que se respete, no descansa hasta agotarse de indagar si está equivocado.

El experimento mostró que el radio del protón es 4% menor que el obtenido hace 90 años.   Como la técnica es nueva, por mucho que se haya repetido revisando cada una de las variables identificadas, se inició una carrera para determinar en otros laboratorios, con otras técnicas, cual de los dos resultados prevalece.   De ser confirmado el valor distinto del tradicional; tendría que revisarse si en el paquete de quarks y gluones que forman el protón, aparecen otras partículas no previstas, o si los quarks se comportan de manera diferente ante un muón, que ante el hermano menor del muón: el electrón.
El hecho es que ya se implementó otra técnica, fresquecita; mediante la cual se excita el electrón de un átomo de hidrógeno ordinario, con dos láseres diferentes.   Un primer rayo altera el estado del electrón, excitándolo; mientras el segundo rayo, con energía mayor, lo lleva a un nivel energético superior.   A continuación, midiendo la energía de los fotones emitidos cuando los electrones regresan a su estado basal, y combinando estos resultados con la técnica para calcular la constante de Rydberg, mediante la teoría del modelo estándar se pudo obtener el radio del protón.   El problema es que este método, también confirma los resultados obtenidos con el hidrógeno “muónico”.   Vaya problema!.

Esta situación también ha forzado a otra iniciativa: la de confirmar el paso a paso de los experimentos anteriores que arrojaron el valor hoy aceptado del radio del protón, y la experimentación de otros métodos.   Mientras tanto; el equipo de investigadores ruso-alemán que abrió la discusión, no tiene del todo la pretensión de asegurar que los experimentos viejos tienen algún problema.  Es más; colaboran con un equipo de la Universidad York, en Toronto; que experimentan con una técnica espectroscópica.
Todos esperan conocer nuevos resultados de experimentos en esa dirección.   Para el año 2020 o antes, se espera conocer no solo nuevos resultados, sino también nuevas técnicas y nuevas teorías matemáticas que expliquen el eventual nuevo radio
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