O próton é mais leve do que pensávamos!

As pequenas partículas carregadas positivamente, conhecidas como prótons, estão em todo lugar. Elas habitam o centro de cada átomo e fazem parte do Sol e das outras estrelas. Eles são tão leves – apenas bilionésimos de um bilionésimo de um bilionésimo de um quilograma – que não podem ser pesados ​​por meios comuns.

Mas nas últimas décadas, os físicos combinaram fortes campos elétricos e magnéticos em um dispositivo chamado Penning trap para medir a massa do próton mais precisamente. Nessas experiências, os campos elétricos e magnéticos prendem o próton enquanto o campo magnético o força a se mover em um círculo. Enquanto gira, o próton irá vibrar, ou oscilar, em uma frequência que está relacionada à sua massa. Os pesquisadores podem calcular a massa do próton medindo essa frequência e comparando-a com uma referência – tipicamente, o núcleo de um átomo de carbono-12, que é definido como unidade de massa atômica 12.

Mas nenhuma experiência é perfeita. Os campos magnéticos variam em tempo e espaço, causando pequenos erros de medição. Para reduzir o impacto dessas flutuações, um grupo de físicos que trabalhava em Mainz, na Alemanha, carregou o núcleo de carbono e o próton em Penning traps separadas, depois os transportou rapidamente para dentro e para fora da armadilha. Embora essas trocas entre o núcleo e o próton exigissem mais de 30 minutos em experimentos anteriores, o grupo alemão precisou apenas de cerca de 3 minutos, limitando as chances de acumulação de erros. A equipe também adicionou mais detectores de movimento à sua configuração, levando a uma medição com uma precisão global de 32 partes por trilhão.

Os pesquisadores descobriram que a massa do próton era 1.007276466583 unidades de massa atômica. Isso é aproximadamente 30 bilionésimos porcento menor do que o valor médio de experiências passadas – uma diferença aparentemente pequena que é realmente significativa por três desvios padrão, como relatado pela equipe na revista Physical Review Letters. A fim de comparação, os cientistas normalmente consideram dois desvios-padrões suficientes para que um resultado experimental seja estatisticamente significativo.

Sven Sturm, físico do Instituto Max Planck de Física Nuclear, em Heidelberg, Alemanha, e o líder do grupo, não tem certeza de por que outros pesquisadores mediram massas tão altas, mas ele suspeita de fontes ocultas de erro. Ele acrescenta, no entanto, que o resultado de sua equipe faz mais sentido do que os anteriores, com medidas recentes da massa do átomo de hélio-3, que é composto de dois prótons e um nêutron.

A equipe alemã planeja ainda aumentar a precisão medindo o próton e o íon de carbono simultaneamente em Penning traps separadas, o que eliminaria a incerteza devido às flutuações do campo magnético. Um membro do grupo também tentará pesar o antipróton, o sósia do próton negativamente carregado. Mesmo uma pequena diferença entre as massas do próton e do antipróton poderia ajudar a explicar por que o universo que vemos é feito de matéria e a antimatéria é extremamente rara.

Sturm também quer que outros grupos de pesquisa façam medidas independentes, para garantir que os resultados da sua equipe não sofram de algum erro oculto. “Eu ficaria muito feliz em ver mais grupos fazendo medições a esse nível de precisão, para que então possamos realmente comparar e encontrar valores, espero, que sejam consistentes”, ele diz.

Matéria originalmente traduzida de Science Magazine.

Sanderson Calixto

Sanderson Calixto

Biólogo com ênfase em Biologia Celular e Saúde e mestrando em Biociências e Biotecnologia pela Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro - UENF. Possui experiência na área de Imunofarmacologia de Produtos Naturais com ênfase na avaliação da atividade anti-inflamatória e antimicobacteriana.
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Biólogo com ênfase em Biologia Celular e Saúde e mestrando em Biociências e Biotecnologia pela Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro - UENF. Possui experiência na área de Imunofarmacologia de Produtos Naturais com ênfase na avaliação da atividade anti-inflamatória e antimicobacteriana.

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