Uma olhada na estrutura interna do próton mostra como sua massa não é igual ao seu tamanho: WebCuriosos
O humilde próton é um eixo do Universo material. Suas características definem a química, governando equipes de elétrons que transformam átomos em moléculas e moléculas em uma complexidade deslumbrante.
Pelo que sabemos sobre o seu comportamento, a estrutura interna do próton é uma confusão caótica de atividades que os cientistas ainda estão decifrando.
Uma nova experiência realizada no Thomas Jefferson National Accelerator Facility, do Departamento de Energia dos EUA, lança luz sobre este mistério, revelando mais sobre as entranhas dos protões e, na verdade, como a própria matéria é composta à menor escala.
Pesquisadores de todos os EUA conseguiram medir os movimentos de minúsculas partículas fundamentais chamadas glúons, que mantêm os prótons unidos. Anteriormente referido como fator de forma gravitacional gluônico do próton, esta medição atua como uma espécie de janela para a estrutura de massa da partícula nuclear carregada positivamente.
O que a equipe descobriu foi que o raio da massa do próton variava do raio que cobre a distribuição de sua carga elétrica, frequentemente usado como um substituto para o tamanho de um próton. Embora não se espere necessariamente que esses valores correspondam, as diferenças entre eles podem dizer aos cientistas mais sobre como um próton é formado.
“O raio desta estrutura de massa é menor que o raio de carga e, portanto, isso nos dá uma noção da hierarquia da massa versus a estrutura de carga do núcleon”, diz Mark Jones, cientista sênior do Thomas Jefferson National Accelerator Facility, na Virgínia.
Como os glúons carecem de carga e massa, suas medições devem ser obtidas indiretamente, como a partir dos produtos de decaimento de pares de quarks e antiquarks conhecidos como mésons. O experimento envolveu um feixe de elétrons e um feixe de fótons passando pelo hidrogênio líquido, o que resultou em interações que produziram um tipo de méson chamado partícula J/ψ.
Medindo a precipitação das partículas J/ψ e comparando os resultados com modelos teóricos, os cientistas calcularam as diferentes distribuições de massa e carga elétrica dentro de um próton.
O maior raio de carga elétrica significa que a massa do próton está concentrada, sugerindo que alguns dos glúons podem se estender além dos quarks portadores de massa, possivelmente confinando-os.
Não se deixe enganar pela natureza onipresente do próton. Sob o capô há um turbilhão de estranheza, de partículas quânticas aparecendo e desaparecendo de maneiras que tornam difícil mapeá-las. Saber mais sobre a estrutura da massa e da carga do próton baseia-se na nossa compreensão fundamental das partículas que constituem o Universo que nos rodeia.
Ainda há muito trabalho a fazer. Estas descobertas baseiam-se em parte nos modelos teóricos mencionados, além de observações experimentais, e ainda não está claro exatamente como a massa do próton é distribuída e ligada à atividade dos glúons.
Estudos futuros já estão planejados, incluindo diferentes instrumentos e técnicas experimentais, e maior nível de precisão. Em pouco tempo, poderemos saber exatamente o que faz um próton funcionar.
“O resultado final para mim – há uma excitação agora,” diz Meziani. “Poderíamos encontrar uma maneira de confirmar o que estamos vendo? Será que esta nova informação da imagem vai ficar?”
“Mas para mim, isso é realmente muito emocionante. Porque se eu pensar agora em um próton, teremos mais informações sobre ele do que nunca.”
A pesquisa foi publicada em Natureza.
