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1 de Abril de 2014
Física

El problema del radio del protón

Dos experimentos infieren valores muy distintos para el tamaño de uno de los constituyentes fundamentales de la materia. ¿Qué sucede?

TAVIS COBURN

En síntesis

Un experimento reciente ha medido el tamaño del protón mediante una nueva técnica, basada en estudiar los niveles de energía del estado ligado de un protón y un muon. Los datos arrojan un resultado mucho menor de lo esperado.

Esa discrepancia podría estar indicando que hay algo que los físicos no entienden bien, ya sea acerca del protón, ya sobre la electrodinámica cuántica, considerada hasta hoy la teoría más precisa de la historia de la ciencia.

A lo largo de los próximos años, nuevos experimentos deberán determinar si la anomalía persiste. De ser el caso, la discrepancia podría obligar a replantearse algunos de los fundamentos de las leyes físicas.

Le disculparemos si da por sentado que los físicos entendemos el protón.

Al fin y al cabo, se trata del principal constituyente de la materia en el universo observable, el combustible de las estrellas. Los intentos por entender la manera en que esta partícula se une al electrón en el átomo de hidrógeno iniciaron la revolución cuántica de hace un siglo. Y hoy se hacen colisionar haces de protones de muy alta energía para conjurar partículas exóticas, como el bosón de Higgs.

Sin embargo, algunos estudios recientes sobre sus propiedades nos han causado sorpresa. Junto con otros investigadores, los autores de este artículo hemos llevado a cabo sendos experimentos complementarios para medir el radio del protón con la mayor precisión lograda hasta el momento. Pensábamos que nuestros resultados afinarían los obtenidos en el pasado por otros investigadores. Pero nos equivocamos: sin ninguna razón aparente, nuestros datos implicaban valores muy dispares para el tamaño de esta partícula. La diferencia entre ambos resultados supera en más de cinco veces la incertidumbre de cualquiera de ellos, lo que implica que la probabilidad de que la discrepancia sea producto del azar es inferior a una entre un millón.

Algo falla. O no entendemos por completo las propiedades físicas del protón, o no comprendemos bien la física subyacente a los experimentos con los que hemos medido su tamaño. Al explorar el universo hemos tropezado con una anomalía, lo que sin duda nos brinda una excelente oportunidad para aprender algo nuevo.

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