เฉพาะในวิชาฟิสิกส์เท่านั้นที่สามารถทำให้เกิดความตื่นเต้นไม่สบายใจได้ การวัดใหม่พบว่าโปรตอนมีขนาดเล็กกว่าการทดลองก่อนหน้านี้ประมาณ 4 เปอร์เซ็นต์ การศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Scienceฉบับวันที่ 25 มกราคมให้นักฟิสิกส์มองโลกในแง่ดีอย่างระมัดระวังว่าความคลาดเคลื่อนระหว่างการทดลองจะนำไปสู่การค้นพบอนุภาคหรือกองกำลังใหม่Carl Carlson นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่ College of William and Mary ในวิลเลียมสเบิร์ก รัฐเวอร์จิเนีย กล่าวว่า “การใช้เอฟเฟกต์เล็กๆ น้อยๆ ที่คุณไม่สามารถอธิบายได้อาจเป็นวิธีหนึ่งในการคลี่คลายชิ้นส่วนฟิสิกส์ที่ใหญ่กว่ามาก” Carl Carlson นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่ College of William and Mary ใน Williamsburg รัฐเวอร์จิเนีย กล่าว ศึกษา. “และคดีนี้ก็น่าสนใจเป็นพิเศษ”
เป็นเวลาหลายปีที่นักฟิสิกส์ใช้วิธีการทางอ้อมสองวิธี
ในการกำหนดขนาดของโปรตอน (น่าเสียดายที่ไม่มีไม้บรรทัดแบบ subatomic) พวกมันสามารถยิงลำแสงอิเล็กตรอนไปที่โปรตอนและวัดว่าอนุภาคที่บินได้เบี่ยงเบนไปไกลแค่ไหน หรือนักฟิสิกส์สามารถศึกษาพฤติกรรมของอิเล็กตรอนในอะตอมไฮโดรเจนได้ พวกเขายิงเลเซอร์ไปที่อะตอมเพื่อให้อิเล็กตรอนตัวหนึ่งกระโดดขึ้นไปที่ระดับพลังงานที่สูงขึ้นและไม่เสถียร เมื่ออิเล็กตรอนกลับสู่สถานะพลังงานต่ำ มันจะปล่อยรังสีเอกซ์ซึ่งความถี่ขึ้นอยู่กับขนาดของโปรตอน ทั้งสองวิธีแนะนำว่าโปรตอนมีรัศมีประมาณ 0.88 เฟมโตมิเตอร์ หรือ 0.88 ในล้านล้านของหนึ่งเมตร
การวัดนั้นไม่มีข้อสงสัยจนกระทั่งปี 2010 เมื่อนักฟิสิกส์ Aldo Antognini ที่ ETH Zurich และทีมของเขาได้พัฒนาเทคนิคใหม่ในการตรวจสอบขนาดโปรตอน พวกเขายังใช้อะตอมของไฮโดรเจน แต่แทนที่อิเล็กตรอนด้วยมิวออน ซึ่งเป็นอนุภาคที่คล้ายกับอิเล็กตรอน แต่มีมวลมากกว่า 200 เท่า ความสูงที่เพิ่มขึ้นของ Muons ช่วยเพิ่มปฏิสัมพันธ์กับโปรตอนและทำให้พฤติกรรมของพวกมันขึ้นอยู่กับขนาดของโปรตอน หลังจากตรวจวัดรังสีเอกซ์ที่ปล่อยออกมาจากมิวออนที่เคลื่อนที่ไปมาระหว่างสถานะพลังงาน ทีมของ Antognini ได้ตีพิมพ์บทความในNatureโดยกล่าวว่ารัศมีโปรตอนคือ 0.84 femtometers ซึ่งน้อยกว่าการประมาณการครั้งก่อนประมาณ 4 เปอร์เซ็นต์( SN 7/31/10, p. 7 )
ตอนนี้ สองปีครึ่งต่อมา ทีมงานได้ตรวจสอบไฮโดรเจน
ที่ประกอบด้วยมิวออนอีกครั้ง และวัดความถี่เอ็กซ์เรย์ที่เกิดจากการเลื่อนระดับพลังงานสองครั้ง การปล่อยมลพิษทั้งสองให้ค่าเท่ากัน ลดลงสำหรับขนาดของโปรตอน การศึกษาใหม่ช่วยขจัดความเป็นไปได้ที่จะเกิดข้อผิดพลาดอย่างเป็นระบบและลดความไม่แน่นอนของการวัดลง 40 เปอร์เซ็นต์
“นี่แสดงให้เห็นว่าการทดลองของเรามีความสม่ำเสมอและไม่มีข้อผิดพลาด” Antognini กล่าว
คาร์ลสันเห็นด้วย แม้ว่าเขาจะกล่าวว่านักฟิสิกส์อาจยังคงมองข้ามข้อผิดพลาดในการทดลองมิวออนหรืออิเล็กตรอน นักวิจัยอยู่ในกรณีนี้ โดยคอยตรวจสอบรายละเอียดของการทดลองแต่ละครั้งโดยหวังว่าจะได้ค่าขนาดโปรตอนที่สอดคล้องกัน
ทว่าในฐานะนักทฤษฎี คาร์ลสันอดไม่ได้ที่จะให้ความบันเทิงกับความเป็นไปได้ที่ฟิสิกส์ใหม่ ซึ่งไม่ใช่ความผิดพลาดของมนุษย์ ทำให้เกิดการวัดขนาดต่างๆ ตามแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ อิเล็กตรอนและมิวออนควรต่างกันในมวลเท่านั้น แต่คาร์ลสันและนักทฤษฎีอื่นๆ กำลังสำรวจความเป็นไปได้ที่จะมีอนุภาคที่ยังไม่ได้ค้นพบซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับมิวออนเท่านั้น “มันจะทำให้ทุกอย่างสั่นคลอนอย่างแน่นอน” เขากล่าว
นักวิจัยหมดหวังที่จะค้นพบฟิสิกส์ใหม่ๆ เพราะถึงแม้จะประสบความสำเร็จในการอธิบายสิ่งที่เราเห็นในชีวิตประจำวันเป็นส่วนใหญ่ แต่แบบจำลองมาตรฐานนั้นแย่มากในการอธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น แรงโน้มถ่วงในระดับเล็กๆ และการขยายตัวอย่างรวดเร็วของจักรวาล
การทดสอบความคิดของนักทฤษฎีที่ดีที่สุดอาจเกิดขึ้นในสองหรือสามปี เมื่อนักฟิสิกส์หวังว่าจะแนะนำวิธีอิสระอื่นในการกำหนดขนาดโปรตอน John Arrington นักฟิสิกส์จาก Argonne National Laboratory ในรัฐอิลลินอยส์ กำลังช่วยพัฒนาลำแสงมิวออนที่จะยิงใส่โปรตอน หากการทดลองดังกล่าวให้ผลลัพธ์ที่คล้ายกับมิวนิกไฮโดรเจน Arrington กล่าว ก็มีแนวโน้มว่าฟิสิกส์ใหม่จะทำงาน “นั่น” เขาพูด “เป็นความเป็นไปได้ที่น่าสนใจที่สุด”
credit : thirtytwopaws.com albanybaptistchurch.org unsociability.org kubeny.org scholarlydesign.net kornaatyachtdesign.com bethanybaptistcollege.org onyongestreet.com faithbaptistchurchny.org kenyanetwork.org
