https://www.researchgate.net/publicatio ... _Math_book
Pela primeira vez, os físicos de partículas conseguiram medir com precisão o tamanho e a estrutura do próton usando neutrinos, conforme explicado neste artigo publicado em 1º de fevereiro de 2023:
A new way to explore proton’s structure with neutrinos yields first results
https://news.fnal.gov/2023/02/a-new-way ... t-results/
A partir da década de 1950, os físicos de partículas usaram elétrons para medir o tamanho e a estrutura do próton. Os elétrons são carregados eletricamente, o que significa que eles interagem com a distribuição de força eletromagnética no próton. Ao disparar um feixe de elétrons acelerados em um alvo contendo muitos átomos, os físicos podem observar como os elétrons interagem com os prótons e, assim, como a força eletromagnética é distribuída em um próton. Realizando experimentos cada vez mais precisos, os físicos agora mediram o raio da carga elétrica do próton em 0,877 femtômetros.
A colaboração MINERvA alcançou seu resultado inovador usando partículas chamadas neutrinos em vez de elétrons. Especificamente, eles usaram antineutrinos, os parceiros de antimatéria dos neutrinos. Ao contrário dos elétrons, neutrinos e antineutrinos não têm carga elétrica; eles só interagem com outras partículas através da força nuclear fraca. Isso os torna sensíveis à distribuição de “carga fraca” dentro de um próton.
Para medir a estrutura do próton com alta precisão, os cientistas idealmente enviariam neutrinos ou antineutrinos para um alvo muito denso feito apenas de hidrogênio, que contém prótons, mas não nêutrons. Isso é experimentalmente desafiador, se não impossível de alcançar. Em vez disso, o detector MINERvA contém hidrogênio que está intimamente ligado ao carbono na forma de um plástico chamado poliestireno. Mas ninguém jamais tentou separar os dados de hidrogênio dos dados de carbono.
Cai e Arie Bodek, professor da Universidade de Rochester, propuseram usar o alvo de poliestireno do MINERvA para medir a dispersão de antineutrinos de prótons em núcleos de hidrogênio e carbono para o Ph.D. de Cai. conselheiro, Kevin McFarland. Juntos, eles desenvolveram algoritmos para subtrair o grande fundo de carbono, identificando nêutrons produzidos a partir de antineutrinos espalhados por átomos de carbono.
Raio do próton interpretado pelos autores
Cai e seus colaboradores usaram o MINERvA para registrar mais de um milhão de interações de antineutrinos ao longo de três anos. Eles determinaram que cerca de 5.000 deles eram eventos de dispersão de neutrino-hidrogênio.
Com esses dados, eles inferiram que o tamanho do raio de carga fraca do próton é de 0,73 ± 0,17 femtômetros. É a primeira medição estatisticamente significativa do raio do próton usando neutrinos. Dentro de suas incertezas, o resultado se alinha com o raio de carga elétrica medido com espalhamento de elétrons.
Raio do próton dentro dos núcleos atômicos, calculado no livro Subtle is the Math
No livro Sutil é a matemática é considerado que o raio do próton diminui dentro dos núcleos atômicos. O encolhimento do raio do próton depende do defeito de massa e da estrutura do núcleo
Na página 184 é calculado o raio do próton dentro da estrutura do dêuteron.
O valor calculado é Rp= 0,644 fm.
Na página 186 é calculado o raio do próton dentro da estrutura do trítio H3.
O valor calculado é Rp= 0,7388 fm.
Na página 189 é calculado o raio do próton dentro da estrutura do hélio He3.
O valor calculado é Rp= 0,64154 fm.
O raio de He4 foi medido no Instituto Paul Scherrer em 2021.
O valor medido foi RHe4= 1,67824 fm.
Na página 489 do livro Sutil é a Matemática é calculado que, dentro do He4 com raio RHe4= 1,67824 fm o raio do próton deve ser 0,69515 fm. E esta é uma confirmação de que o raio do próton realmente diminui dentro dos núcleos atômicos.
A verdadeira interpretação para o raio do próton medido com neutrinos, no Fermilab
Cai e seus colaboradores consideraram que o raio do próton é o mesmo para o próton nos átomos de hidrogênio e para os prótons dentro dos núcleos de carbono, de modo que todos os prótons do detector de plástico poliestireno tenham o mesmo raio 0,73 fm.
Porém o raio dos prótons nos átomos de hidrogênio tem uma contração muito pequena, pois sua energia de ligação é com os elétrons que ligam o hidrogênio ao átomo de carbono. Portanto, o raio do próton no hidrogênio é muito próximo de 0,877 fm (valor medido nos experimentos onde o próton interage com o elétron).
Mas os prótons dentro do núcleo de carbono têm um grande encolhimento, porque eles têm fortes interações dentro dos núcleos de carbono.
Portanto, os algoritmos para subtrair o grande fundo de carbono identificando nêutrons produzidos a partir do espalhamento de antineutrinos dos átomos de carbono estão sendo interpretados erroneamente, porque existem dois raios diferentes: 0,877 fm dos prótons dos átomos de hidrogênio e o raio próximo a 0,73 fm dos prótons dos núcleos de carbono.
Conseqüentemente, o raio do próton dos núcleos de carbono deve ser um pouco menor que 0,73 fm. Provavelmente em torno de 0,70 fm, que é próximo ao raio do próton na estrutura de 2He4, cujo valor é 0,695 fm, calculado na página 489 do livro Sutil é a Matemática.
2He4 e 6C12 têm a mesma energia de ligação.
