ذره پروتون در حال آب رفتن است؟

یک تیم بین‌المللی از دانشمندان با اندازه‌گیری دقیق پروتون دریافتند که این ذره در حال کوچکتر شدن است.

به گزارش علم پرس به نقل از ایسنا، این محققان پی بردند که قطر این ذره ۰٫۸۴۰۸۷ فمتومتر بوده که حدود چهار درصد کوچکتر از قطر پذیرفته شده ۰٫۸۷۶۸ فمتومتر است.

هر فمتومتر برابر با یک میلیارد میلیاردم متر بوده که برای نمایش کوچک بودن آن باید گفت که طول موج پرتو گاما ۱۰۰ برابر طولانی‌تر است.

اگراین اندازه کوچکتر درست باشد، باید مشکلی در درک فیزیکدانان از الکترودینامیک کوانتومی وجود داشته باشد که چگونگی تعامل نور و ماده را کنترل می‌کند.

به گفته دانشمندان، این تفاوت می‌تواند به معنی سه چیز باشد. اول اینکه در کار اولیه اشتباهی وجود داشته است که البته احتمال آن به دلیل تکرار آزمایشات مختلف بسیار کم است.

احتمال دوم این است که بخشی از محاسبات اندازه پروتون گم شده باشد.

توضیح سوم این است که نظریه‌های کنونی الکترودینامیک کوانتومی غلط باشند، اگرچه احتمال آن بدلیل اینکه تاکنون این نظریات بخوبی کار کرده و به کرات آزمایش شده، بسیار کم است.

این اولین بار نیست که چنین اختلافی در نتایج بوجود آمده است. در سال ۲۰۱۰ نیز محققان موسسه مکس‌پلانک دریافتند که شعاع پروتون بنظر ۰٫۸۴۱۸۵ فمتومتر است.

محققان برای اندازه گیری اندازه پروتون از سه شیوه استفاده کرده‌اند. یکی از آنها پراکندگی الکترون است که در آن الکترونهای بار منفی به پروتون شلیک شده و انحراف آنها اندازه‌گیری می‌شود. این الگوی پراکندگی می‌تواند بزرگی ناحیه بار مثبت را نشان دهد.

در شیوه دوم، انرژی مورد نیاز برای حرکت دادن الکترون به مناطق مداری مختلف در اطراف یک هسته اندازه‌گیری می‌شود. الکترونها معمولا در مناطقی که از مسافت خاصی با هسته برخوردارند، باقی می‌مانند. افزایش انرژی آنها باعث حرکت شدید این ذرات و حرکت آنها به یک ناحیه متفاوت موسوم به مداری می‌شود. الکترونها سپس به حالت اولیه خود بازگشته و یک فوتون منتشر می‌کنند. با اندازه گیری دقیق میزان انرژی مورد نیاز برای حرکت یک الکترون از یک مدار به مدار پرانرژی‌تر و طول موج فوتون می‌توان اندازه پروتون را برآورد کرد.

شیوه آخر که در آخرین مجموعه از تجربیات مورد استفاده قرار گرفته، شامل هیدروژن موآنی بوده که از یک پروتون و یک موآن بجای الکترون برخوردار است. موآنها مانند الکترونها از بار منفی برخوردارند اما وزن آنها ۲٫۷ برابر بیشتر است. این امر به معنی امکان حرکت نزدیکتر آنها به پروتون و همچنین نیاز به انرژی بیشتر برای حرکت آنها به مداری‌های پرانرژی است. انرژی بیشتر باعث تسهیل در اندازه‌گیری آنها می‌شود. مانند شیوه قبلی، یک لیزر به هیدروژن موآنی تابیده شده و موآن به مداری متفاوتی حرکت داده می‌شود که با بازگشت به حالت اولیه یک فوتون پرتو ایکس منتشر می‌کند.

دو شیوه اول که برای دهه‌های متوالی مورد استفاده بودند، به نتایجی با ارزشهای بالاتر برای شعاع پروتون دست می‌یافتند. اما شیوه آخر که از عدم قطعیت کمتری برخوردار بوده، میزان کمتری را محاسبه کرده است. اگرچه این محاسبات بسیار پیچیده‌تر از انواع دیگر هستند.

محققان نه تنها آزمایش هیدروژن موآنی را دوباره تکرار کردند بلکه اقداماتی را برای یک سنجش دقیقتر نیز انجام دادند اما این تفاوت باقیمانده است و محققان معتقدند که شاید چیزی در ساختار پروتون باشد که تنها با موآن برجسته‌تر می‌شود.

از این رو این مسأله به شکل یک معما در آمده‌است. به گفته کارشناسان، الکترومکانیک کوانتومی عاری از اشتباه بوده و اشتباه بودن کل آزمایشات اولیه به دلیل چند مشکل کوچک قابل قبول نیست.
http://hupaa.com/db/pages/2013/02/26...mg_001_413.jpg
علم پرس

خطا در اندازه گيري شعاع پروتون ها براي دانشمندان هسته اي و نسبيتي دور از انتظار نيست.چون در روش كلاسيك كه براي اندازه گيري از پراكندگي الكترون ها استفاده مي شد،به دليل وجود شعاع نقطه ي اثر نيروي هسته اي (r)كمو همچنين مزاحمت ايجاد كردن جاذبه ي كولني و نيرو هايي عجيب در هسته!!(تئوري پارامتر هاي پنهان اينشتين)اندازه گيري شعاع هسته اي و پروتون مشكل است.
در اين روش اندازه گيري از رابطه ي زير حساب مي شود:
http://www.codecogs.com/eq.latex?R=%...[3]%7BZ%7D
حال اگر اين عبارت را در به توان 3 و در http://www.codecogs.com/eq.latex?%5C...7D%7B3%7D%5Cpi ضرب كنيم مي توان چگالي بار پروتون را به صورت زير از حجمش(هسته شبه كروي است) حساب كرد:

http://www.codecogs.com/eq.latex?%5C...%7D%5E%7B3%7DZ
مي بينيد كه در بالا نيز خطاي اندازه گيري به وضوح قابل تشخيص است؛زيرا بور اعلام كرده بود كه مدل هسته ي اتم قطره مانند است!

حتي ممكن است كه به قول شما در الكتروديناميك كوانتمي كه بعيد نمي دانم،خطا رخ دهد! زيرا خود بررسي در آشامي هاي الكتروني و فوتوني نيز در داخل هسته تجربي بوده و با كمي با ضوابط نسبيتي و كوانتمي ناسازگار خواهند بود.چون خود انريكو فرمي و چادويك هم به صحت داده هايشان تا موقع مشاهده و اندازه گيري دقيق اعتقاد نداشتن.

و چيزي كه بيشتر بر آن تاكيد دارم،شايد عدم شناخت درست از مكانيك موجي باعث شده خطا رخ دهد.زيرا هم چنان كه مي گذرد تئوري احتمال در مكانيك كوانتمي كمرنگ تر و پارامتر هاي جديدي ظاهر مي شوند.

در حقيقت طبيعت علم فيزيك همين است!!هر چه كه جلو تر مي رويم،ناتواني خود را از درك پديده هاي مختلف در مي يابيم و آن گونه كه باب ميل ماست جهان تغيير نمي كند و در حقيقت تنها رياضيات پيشرفته تر از اكنون قضاي گردان اين گونه مشكلات در فيزيك است!!همانطور كه در زمان نيوتون به علت نبود علم ضرب و تقسيم تانسور ها و عدم دريافت توپولوژيكي از عالم و تصور اقليدسي و فضا هاي ريماني و به طور كلي رياضيات پيشرفته از گرانش و نيرو موجب شد كه پس از 300 سال ديگر اينشتين در سال 1915 قانون عمومي گرانش و خمش فضا زمان را ارائه دهد كه آن گونه كه فكر مي شد جهان متفائت است و جور ديگري است.

اين همان علتي است كه امروزه با پديده هايي همچون ميدان مغناطيسي نوترون و شعاع پروتون در گير هستيم چون فقط داريم با درك 100 سال پيش از جهان جلو مي رويم و درك نويني و رياضياتي از جهان هنوز متولد نشده است.
حتي خود غولان كوانتمي(شرودينگر و هايزنبرگ و بور و اينشتين)معتقد بودند كه كوانتم علمي ناقص است و نياز به وارسي دوباره دارد(پنجمين كنفرانس سولوي در سال 1927 و مناظرات ميان بور و اينشتين).

میگم ما جرم و چگالی پروتون رو داریم. نمیشه از این دوتا حجم رو محاسبه کنیم؟ جرمش 931.494013 مگا الکترون ولت و چگالیش هم نمیدونم ولی باید بشه و یه عدد دقیقتر بدست آورد.

اگر حجمش را هم پيدا كرديم به طور دقيق(مثلاً)هسته با توجه به گفته ي بور شكلي منظم ندارد و يا به اصطلاح علمي آمرف است.باز هم بايد با تقريب زدن از طريق كره و پيدا كردن شعاعش اندازه گيري ميسر است.دانشمندان هم در چند سال قبل از اين اندازه گيري مشكل دقت نداشتند بلكه آن چيزي كه مورد اهميت است،متغير هاي پنهان و دخيل در اندازه گيري شعاع هستند.(اينشتين) كه باعث خطا در اندازه گيري از طريق در آشامي ذرات مي شوند.

- - - به روز رسانی شده - - -

اگر حجمش را هم پيدا كرديم به طور دقيق(مثلاً)هسته با توجه به گفته ي بور شكلي منظم ندارد و يا به اصطلاح علمي آمرف است.باز هم بايد با تقريب زدن از طريق كره و پيدا كردن شعاعش اندازه گيري ميسر است.دانشمندان هم در چند سال قبل از اين اندازه گيري مشكل دقت نداشتند بلكه آن چيزي كه مورد اهميت است،متغير هاي پنهان و دخيل در اندازه گيري شعاع هستند.(اينشتين) كه باعث خطا در اندازه گيري از طريق در آشامي ذرات مي شوند.