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    Sorpresa: El protón es más pequeño de lo que pensábamos .

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    Sorpresa: El protón es más pequeño de lo que pensábamos .

    Mensaje por Carol el Lun Sep 20, 2010 1:31 pm

    El radio del protón es significativamente menor de lo que se creía previamente, dicen los físicos que ahora lo han medido con mayor precisión
    El sorprendente resultado se obtuvo estudiando el hidrógeno muónico, en el cual el electrón es reemplazado por una partícula más pesada, el muón. Este hallazgo podría significar que los físicos tienen que reevaluar cómo aplicar la teoría de la electrodinámica cuántica, o incluso que la propia teoría necesita una revisión general.

    Un protón contiene tres quarks cargados ligados por una fuerza o interacción fuerte, y su radio se define como la distancia a la cual la densidad de carga cae por debajo de un determinado valor. El radio del protón se ha medido de dos formas: dispersando los electrones del hidrógeno, y observando muy de cerca la diferencia entre ciertos niveles de energía del átomo de hidrógeno que resulta en el llamado desplazamiento de Lamb. La mejor estimación que se había hecho hasta ahora del radio del protón era de 0,877 femtómetros (fm), con una incertidumbre de 0.007 fm.
    El desplazamiento de Lamb es el resultado de las interacciones entre el electrón y los quarks que forman el protón, de acuerdo a lo descrito en la teoría de la electrodinámica cuántica. Estas interacciones son ligeramente diferentes para los electrones que ocupan los niveles de energía 2S y 2P, y el cambio de energía resultante depende en parte del radio del protón.
    Cuanto más pesado, mejor
    Sin embargo, en el hidrógeno muónico el desplazamiento de Lamb presenta mayor variación con las variaciones del radio del protón porque el muón, que es más pesado, pasa más tiempo cerca (y a menudo adentro) del protón mismo.
    Ahora, un equipo internacional liderado por Randolf Pohl, del Instituto de Óptica Cuántica Max Planck de Garching, Alemania, ha medido el desplazamiento de Lamb en el hidrógeno muónico por primera vez, y descubrieron que el radio del protón era de 0.8418 fm, con una incertidumbre de 0.0007 fm. Si bien esta es la medición más precisa obtenida hasta la fecha, muestra una llamativa discrepancia con las mediciones previas, y está muy lejos de las barras de error estimadas en los resultados anteriores.
    El equipo de investigadores midió el desplazamiento usando el acelerador de protones del Instituto Paul Scherrer de Suiza para crear el haz de muones, que fue disparado sobre el gas de hidrógeno. Cuando un muón choca con una molécula de hidrógeno, la separa y reemplaza al electrón, creando así el hidrógeno muónico. Aproximadamente el 1% de las veces el muón se encuentra en el estado 2S, desde el cual puede ser llevado al estado 2P mediante la absorción del fotón de un pulso láser. A continuación, el estado 2P decae mediante la emisión de rayos X.
    Un cálculo complicado
    Contando el número de rayos X mientras se escanea la frecuencia del pulso láser, el equipo de investigadores pudo medir con mucha precisión la energía del fotón requerida para hacer la transición entre los estados 2S y 2P. Este dato fue utilizado para hacer un complicado cálculo de electrodinámica cuántica y obtener el radio del protón.
    Pohl le dijo a physicsworld.com que su equipo ha estado trabajando en esta medición durante los últimos doce años y que obtuvo los primeros indicios del resultado anómalo hace aproximadamente seis años. Desde entonces, los científicos han revisado, repetido y mejorado sus mediciones, así que confían en que los resultados obtenidos son correctos.
    Según Jeff Flowers, del Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido, hay tres explicaciones posibles para esta discrepancia. La más probable es que la teoría de la electrodinámica cuántica sea correcta, pero que haya sido aplicada erróneamente en lo que él describe como “un cálculo muy difícil”. Otra alternativa es que haya un problema con el experimento, pero Flowers, que no estuvo involucrado en la medición, piensa que el equipo de Pohl ha realizado un trabajo excelente. La explicación menos probable (y la más emocionante) es, según Flowers, que algo esté mal en la teoría de la
    electrodinámica cuántica.
    “Un gran cambio filosófico para los físicos”
    Aunque la teoría de la electrodinámica cuántica tiene un fundamento matemático débil, ha sido extremadamente exitosa en la predicción del resultado de los experimentos. “Cambiar la teoría de la electrodinámica cuántica sería un gran cambio filosófico para los físicos”, dice Flowers.
    El hallazgo ya ha provocado una intensa actividad teórica y experimental, con algunos físicos rehaciendo los cálculos del desplazamiento de Lamb, y otros tratando de mejorar las medidas del radio del protón basadas en el cambio de energía de los electrones.
    Mientras tanto, el equipo de Pohl va a repetir este experimento y va a hacer una nueva serie de mediciones sobre el helio muónico para medir el radio del núcleo de helio.
    Fuente: physicsworld.com.


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    Re: Sorpresa: El protón es más pequeño de lo que pensábamos .

    Mensaje por burumbumax el Miér Ene 25, 2012 1:36 pm

    Acontecimiento solar del protón

    A Acontecimiento solar del protón ocurre cuando protones emitido por Sol se acelerado a las energías muy altas cualquiera cerca del sol durante a llamarada solar o en espacio interplanetario por los choques se asoció a eyecciones totales coronales. Estos protones de la alta energía causan varios efectos. Pueden penetrar Campo magnético de la tierra e ionización de la causa en ionosphere. El efecto es similar a auroral acontecimientos, la diferencia que es eso electrones y no los protones están implicados. Los protones solares enérgios son también significativos radiación peligro a nave espacial y astronautas.

    Los protones solares tienen normalmente energía escasa a penetrar a través del campo magnético de la tierra. Sin embargo, durante acontecimientos inusualmente fuertes de la llamarada solar, los protones se pueden producir con suficientes energías para penetrar más profundo en la magnetosfera y el ionosphere de la tierra. Las regiones donde una penetración más profunda puede ocurrir incluyen Polo Norte, poste del sur, y Anomalía magnética al sur atlántica.

    Protones son las partículas cargadas y por lo tanto son influenciadas por campos magnéticos. Cuando los protones enérgios se van Sol, siguen preferencial (o se dirigen cerca) el campo magnético de gran alcance del Sun. Cuando son solares los protones incorporan el dominio de la tierra magnetosfera donde los campos magnéticos llegan a ser más fuertes que los campos magnéticos solares, son dirigidos por el campo magnético de la tierra en las regiones polares donde la mayoría de las líneas del campo magnético de la tierra entra y sale.

    Los protones enérgios que se dirigen en las regiones polares chocan con los componentes atmosféricos y lanzan su energía con el proceso de la ionización. Extinguen a la mayoría de la energía en la región más baja extrema del ionosphere (alrededor 50-80 kilómetros en altitud). Esta área es particularmente importante para radiocomunicaciones ionosféricas porque ésta es el área donde la mayor parte de ocurre la absorción de la energía de la señal de radio. La ionización realzada producida por los protones enérgios entrantes aumenta los niveles de la absorción en el ionosphere más bajo y puede tener el efecto totalmente de bloquear todas las radiocomunicaciones ionosféricas con las regiones polares. Tales acontecimientos se conocen como acontecimientos polares de la absorción del casquillo (o PCAs). Estos acontecimientos comienzan y duran mientras la energía de protones entrantes en el MeV aproximadamente mayor que 10 (millón de electronvoltios) exceda el pfu áspero 10 (unidades del flujo de la partícula) en geosynchronous altitudes basadas en los satélites.

    Los acontecimientos más severos del protón se pueden asociar a las tormentas geomagnéticas a las cuales puede causar la interrupción extensa rejillas eléctricas. Sin embargo, los acontecimientos ellos mismos del protón no son responsables de producir anomalías en rejillas de la energía, ni son responsables de producir tormentas geomagnéticas. Las rejillas de la energía son solamente sensibles a las fluctuaciones en el campo magnético de la tierra.

    Las llamaradas solares extremadamente intensas del protón capaces de producir los protones enérgios con energías superior al MeV 100 pueden aumentar tarifas de la cuenta del neutrón en los niveles del suelo con efectos secundarios de la radiación. Estos acontecimientos raros se conocen como acontecimientos del nivel del suelo (o GLE).

    No hay evidencia científica substantiva para sugerir que los acontecimientos enérgios del protón son dañosos a la salud humana en los niveles del suelo, particularmente en las latitudes en donde la mayor parte de reside la población de la tierra. El campo magnético de la tierra es excepcionalmente bueno en evitar que los efectos radiativos de partículas enérgias alcancen los niveles del suelo. Los vuelos transpolar comerciales del avión de la alta altitud han medido aumentos en la radiación durante acontecimientos enérgios del protón, pero un sistema amonestador está en el lugar que limita estos efectos alertando a pilotos para bajar sus altitudes que cruzan. Los vuelos del avión lejos de las regiones polares son menos probables lejano considerar un impacto de acontecimientos solares del protón.

    La exposición de radiación significativa al protón se puede experimentar por los astronautas a quienes esté fuera del protector protector de la magnetosfera de la tierra, tal como un astronauta in-transit, o localizado en la luna. Sin embargo, los efectos pueden ser reducidos al mínimo si los astronautas están en una órbita de la bajo-Tierra y seguir confinados a las regiones lo más pesadamente posible blindadas de su nave espacial. Los niveles de la radiación del protón en órbita baja de la tierra aumentan con la inclinación orbital. Por lo tanto, cuanto más cerca una nave espacial acerca a las regiones polares, mayor es la exposición a la radiación enérgia del protón será.

    Los astronautas han divulgado ver flashes o rayas de la luz mientras que los protones enérgios obran recíprocamente con sus tejidos finos ópticos. Los flashes y las rayas similares de la luz ocurren cuando los protones enérgios pulsan la electrónica óptica sensible en nave espacial (tal como perseguidores de la estrella y otras cámaras fotográficas). El efecto puede ser tan pronunciado que durante acontecimientos extremos, no es posible obtener las imágenes de la calidad del sol o de las estrellas. Esto puede hacer la nave espacial perder su orientación, que es crítica si los reguladores de tierra son mantener control.

    Las tormentas enérgias del protón pueden también cargar eléctricamente la nave espacial a los niveles que pueden dañar componentes electrónicos. Pueden también hacer componentes electrónicos comportarse irregularmente. Por ejemplo, la memoria de estado sólido en la nave espacial puede ser alterada, que puede causar datos o contaminación y resultado del software en los comandos (fantasmas) inesperados de la nave espacial que son ejecutados. Las tormentas enérgias del protón también destruyen la eficacia de los paneles solares que se diseñan para recoger y para convertir luz del sol a la electricidad. Durante años de la exposición a la actividad enérgia del protón del sol, la nave espacial puede perder una cantidad substancial de corriente eléctrica que pueda requerir los instrumentos importantes ser dado vuelta apagado.

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    Re: Sorpresa: El protón es más pequeño de lo que pensábamos .

    Mensaje por El_Fausto el Vie Ene 27, 2012 8:28 am

    Ultimamente, muchas cosas que "se creían", ya no son...
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    Re: Sorpresa: El protón es más pequeño de lo que pensábamos .

    Mensaje por Halfaro el Sáb Ene 26, 2013 8:33 pm

    ene 24 2013
    Nueva medición de los protones desconcierta a los científicos


    Los investigadores están perplejos por mediciones contradictorias para una de las partículas más comunes del universo: el protón es más pequeño

    Una de las partículas más comunes del Universo ha dejado a los físicos completamente perplejos. El protón, un componente fundamental del núcleo atómico, parece ser más pequeño de lo que se pensaba. Y a pesar de tres años de cuidadosos análisis y reanálisis de los numerosos experimentos, nadie puede entender por qué.

    Un experimento publicado hoy en Science sólo profundiza el misterio, dice Ingo Sick, físico de la Universidad de Basilea en Suiza. “Muchas personas han intentado, pero ninguno ha tenido éxito en aclarar la discrepancia.”

    Los problemas del protón se iniciaron en 2010, cuando un documento publicado en la revista Nature parecieron indicar que la partícula era 4% más pequeña de lo que originalmente se pensaba. Los investigadores comenzaron con un objetivo de hidrógeno, un átomo que consiste en un protón y un electrón. Cuando bombardearon el hidrógeno con muones —primos más pesados de los electrones— en un acelerador de partículas, un muón vez en cuando reemplazaba a un electrón. Haciendo mediciones del hidrógeno muónico con un láser obtuvieron una medición de alta precisión del tamaño del protón. El problema es que la medición difiere de las obtenidas por otros dos métodos en un 4%, o 0,03 femtometros (fm). Esa es una cantidad pequeña —1 fm es 0,000000000001 milímetro— pero aún así es significativamente más grande que las variaciones de error en cualquiera de las otras mediciones.

    En el último experimento también se utiliza hidrógeno muónico, pero se midió un conjunto diferente de niveles de energía en el átomo. Esto dio el mismo resultado que el artículo en Nature: un radio para los protones de 0,84 fm, dice Aldo Antognini, un físico del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zurich en Suiza y autor de ambos artículos muónicos. La segunda medición “es totalmente compatible con el valor anterior”, dice.

    Pero todavía no es compatible con las mediciones realizadas por técnicas no muónicas, dice John Arrington, un físico nuclear del Laboratorio Nacional Argonne en Lemont, Illinois. Es poco probable que la culpa de los errores en el radio del protón sea de las mediciones a base de muones, dice Arrington, y sin embargo, parece igualmente improbable que todas las otras mediciones sean erróneas, también.

    Un rompecabezas desconcertante

    Una posibilidad es que el equipo de Antognini haya descubierto accidentalmente una nueva física. Es el único que utiliza muones para medir el protón; todos los demás utilizan electrones, y hay una pequeña posibilidad de que los muones interactúen con los protones de manera diferente a los electrones. El efecto tendría que ser pequeño, o también se presentaría en otros lugares, como el Gran Colisionador de Hadrones, el gran acelerador de partículas ubicado cerca de Ginebra, Suiza.

    Arrington y Sick tienen sus dudas. “Soy un gran creyente en nuestra comprensión de la física”, dice Arrington. Dado el poder de las teorías existentes, dice Sick, la idea de las diferencias fundamentales entre los muones y electrones es “un poco difícil de imaginar”.

    Pero igualmente es difícil imaginar qué pudo haber salido mal. Los experimentadores han revisado sus datos. Los teóricos han recalculado sus ecuaciones. Podría haber un problema con los modelos utilizados para estimar el tamaño de los protones a partir de las mediciones, pero hasta ahora no se ha identificado ninguno. “Muchas de las ideas que se han presentado deben examinarse con más detalle”, dice Sick. “Nadie ha llegado con un resultado claro”.

    Este artículo se reproduce de la revista Nature. El artículo fue publicado por primera vez el 24 de enero de 2013.

    Fuente: Scientific American. Aportado por Eduardo J. Carletti

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