Calcolato raggio del protone con i supercomputer, è più piccolo di quanto pensato

Credito: Oleg Gamulinskiy, Pixabay, 6061974

In quello che viene definito, in un comunicato apparso sul sito dell’Università Johannes Gutenberg di Mainz (JGU),[1] come un calcolo fisico di precisione senza precedenti, un team di ricercatori, guidato dal professor Hartmut Wittig, è riuscito a calcolare il raggio del protone, una delle principali particelle dell’atomo insieme al neutrone e all’elettrone. Nonostante i grossi progressi in fisica nel corso degli ultimi anni e degli ultimi decenni, infatti, nessuno era mai riuscito a calcolare con un tale livello di precisione il raggio del protone. Maggiore incertezza era poi arrivata nel 2010 quando, a seguito di una speciale misurazione del raggio del protone dell’idrogeno muonico, si ottenne un valore significativamente inferiore a quello trovato con le misurazioni dell’idrogeno normale.

L’idrogeno morenico è un particolare tipo di idrogeno in cui l’elettrone dell’atomo viene sostituito dal muone, un suo “parente” più pesante. I fisici, dunque, si domandarono si questa era la prova di una “nuova fisica” oltre il modello standard oppure se si trattava solo di un’incertezza a livello di misure. Il team di fisici del PRISMA +Cluster of Excellence, attraverso un particolare processo basato sui fattori di forma elettromagnetici ed usando la teoria dei campi reticolari, è riuscito a ricavare il raggio del protone simulando le proprietà dei nucleoni (i nucleoni sono le particelle del nucleo dell’atomo, ossia protone o neutrone) tramite potenti supercomputer.

I risultati mostrano che il protone, molto probabilmente, è più piccolo di quanto pensato o calcolato in precedenza. Tuttavia, anche se definito come un calcolo con una precisione senza precedenti, il margine d’errore, pur essendo molto piccolo paragonato alle misurazioni fatte in precedenza, è ancora troppo grande per poter eliminare del tutto il valore più grande, come spiega Hartmut Wittig, uno dei ricercatori impegnati nel progetto, che promette però di avere diverse idee su come aumentare ancora il livello di precisione di questi calcoli.

“Per la prima volta, abbiamo calcolato i fattori di forma elettromagnetica in modo così preciso da essere in grado di contribuire al dibattito sul raggio del protone”, spiega lo stesso Wittig.[1]

Note e approfondimenti

  1. Unprecedented accuracy: Theoretical physicists at PRISMA+ Cluster of Excellence calculate the radius of the proton (IA)
  2. Isovector electromagnetic form factors of the nucleon from lattice QCD and the proton radius puzzle (IA) (arXiv: 2102.07460) (PDF)

Articoli correlati

Condividi questo articolo

Data articolo