Izvor: Politika, 16.Jul.2010, 23:13 (ažurirano 02.Apr.2020.)
Proton mršaviji, fizičari u čudu
Jedan od dva neizbežna sastojka jezgra atoma (drugi je neutron) usukao se za četiri odsto u struku od poslednjeg vaganja, ako niste znali. Da li je za to kriva svetska ekonomska kriza iz koje drugu godinu zaredom ne možemo da se iskobeljamo?
Koliko je nula potrebno da se uzdrmaju temelji našeg razumevanja i kosmosa i materije?
Jedan od dva neizbežna sastojka jezgra atoma (drugi je neutron), proton (na grčkom: prvi),usukao se od poslednjeg vaganja, ako niste >> Pročitaj celu vest na sajtu Politika << znali. Fizičari su u čudu: jedni opominju, drugi su suzdržani. Da li je za to kriva svetska ekonomska kriza iz koje drugu godinu zaredom ne možemo da se iskobeljamo?
Svojevremeno je ustanovljeno da su svi atomi, otprilike, iste veličine, a da najveći, cezijumov, dostiže 0,0000005 milimetara. Da biste shvatili koliko to iznosi, valjalo bi ih poređati najmanje deset miliona od jednog do drugog zupca na poštanskoj marki. A unutra?
Spolja gledano, atom podseća na planete oko Sunca. I baš kao što je Sunčev sistem uglavnom prazan, u najvećem delu zapremine atoma ničeg nema. Gotovo sva masa zgusnuta je u majušnom, pozitivno naelektrisanom središtu. Protoni i neutroni, pod zajedničkim imenom nukleoni, obitavaju na malom rastojanju u jezgru (99,9 odsto mase atoma), oko kojeg obleću negativno naelektrisani elektroni. Protoni i neutroni se grčevito drže zajedno u gustom središnjem grumenu, a unaokolo svojim stazama u dalekoj sumaglici kruže elektroni.
U nama i oko nas
Između tih putanja nema ničega. Zamislite stepenište na čijim su stepenicama razmešteni elektroni koji skakuću s jedne na drugu za ceo broj. U stvarnosti sve stepenice nisu iste visine. Kada je elektron na stepeniku više energije, on može da padne za dva ili više u niže energetsko stanje birajući nasumično odredište. Iskorak je, inače, veoma mali, taman toliki da se oslobodi (otpusti) samo jedna svetlosna čestica (foton ili najmanji smotuljak energije). I to se naziva „kvantnim skokom”.
Beskrajno maleno odstupanje uočljivo tek u 14 cifri posle zareza broja koji započinje nulom (0,00000000000003) moglo bi da izazove potrese u nauci. Najnoviji podaci, obelodanjeni u čuvenom časopisu „Nejčer”, ukazuju da je dotična subatomska čestica u struku uža četiri odsto – široka je 0,8768 femtometra (femtometar je bilioniti delić milimetra).
Ko ne veruje, neka sam izmeri.
Dakle, poluprečnik protona je kraći nego što se pretpostavljalo.
Iako je razlika toliko majušna da ne protivreči ma čijem uverenju, i te kako se tiče fizike. Posle nedavnog merenja, naime, na videlo izbija pukotina u postojećoj kvantnoj teoriji. „To je ozbiljan raskorak”, upozorava Ingo Sik sa Univerziteta Bazel (Švajcarska) koji pokušava da najnoviju podatak pomiri s prethodne četiri decenije merenja. „Negde je nešto prilično pogrešno.”
Pozitivno naelektrisani proton (otkrio ga 1918. Ernest Raderford) jedna je od najpoznatijih mrvica materije i u nama (20 milijardi milijardi milijardi u ljudskom telu) i svuda oko nas (nešto manje od 335.000.000.000.000.000.000.000 ili 335.000 milijardi milijardi u svakom kilogramu, a pouzdano se ne zna ukupna masa kosmosa). S neutralnim parnjakom, neutronom, nalazi se u svakom, ama baš svakom središtu atoma u kosmosu. Kud ćete više!
Muonska zamena
Unutrašnje ustrojstvo ostaje u veliko meri zagonetno, iako je poznato da je svaki proton i neutron sazdan od po tri kvarka u koje još niko nije zavirio. Za takav poduhvat valja izgraditi akceleator veliki kao Sunčev sistem!
Kako se meri veličina protona?
Posredstvom uzajamnog delovanja (interakcija) sa elektronom. Pojedinačni elektron koji kruži oko protona skače iz jedne putanje u drugu, pri čemu ispušta kvant energije ako se primakne jezgru, a upija kada se udalji.
Svaka putanja (orbitala) kojom bezglavo jurcaju odlikuje se drugačijom energijom, što delimično zavisi od veličine protona. Fizičari su od šezdesetih izveli stotine merenja sa zadivljujućom tačnošću. U najnovijem izvedenom u Institutu za kvantnu optiku „Maks Plank” u Garhingu (Nemačka) učestvovalo ih je 32 iz nekoliko zemalja, pod rukovodstvom Randolfa Pola, koji je proveo deceniju proveravajući ograničenja postupka.
Šta su sada uradili?
Stvorili su oblačiće vodonikovih atoma (sastavljen od jednog protona i jednog elektrona), u kojima su elektrone zamenili kudikamo krupnijim rođacima muonima (207 puta teža od elektrona) koji, nažalost, potraju jedva dva milionita dela sekunde pre nego što se raspadnu. Zahvaljujući tolikoj masi, lebde bliže protonu od elektrona. Zatim su visoko pouzdanim laserskim zrakom gađali „muonski atom” i izmerili tanana kvantna kolebanja, na osnovu kojih su utvrdili da je poluprečnik vodonikovog protona četiri posto manji.
Hoće li to uticati na kvantnu teoriju? Verovatno neće, smatra poznati ruski teorijski fizičar Rudolf Faustov.
Buduće provere morale bi da potkrepe pomenuto merenje ili da nagoveste novu fiziku.
Stanko Stojiljković
objavljeno: 17.07.2010.
