Vědci poprvé změřili slabý náboj protonu

Mírou působení elektromagnetické síly je “obyčejný” elektrický náboj. Míra účasti částice na gravitační síle je dána hmotností, kterou můžeme vlastně považovat za jakýsi gravitační náboj. Tyto veličiny u protonu dávno známe, stejně jako jeho tzv. barevný čili silný náboj (míra silné/jaderné interakce), ten je u protonu jako celku nulový. Změření velikosti posledního, slabého náboje protonu, odpovídajícího tzv. slabé interakci, je však čerstvou novinkou.

Zmíněného úspěchu dosáhli vědci z Jeffersonovy laboratoře amerického ministerstva energetiky, ve spolupráci s téměř stovkou kolegů z celého světa. Podařilo se jim poprvé v historii stanovit jak velikost slabého náboje protonu, tak i slabého náboje neutronu, a rovněž určit stejné veličiny pro kvarky “up” a “down”, ze kterých se proton i neutron skládají. Zachytit typické projevy slabé síly je obtížné, protože, jak sám název napovídá, tato síla je velmi slabá (více než milionkrát slabší než elektromagnetická), navíc je její působení omezeno na svět elementárních částic.

Vědci nejdříve namířili velmi intenzivní svazek elektronů do zásobníku s kapalným vodíkem. Elektronové vlny byly přitom podélně, ve směru šíření částic polarizovány. Slabá síla se zde projevila velmi malým přírůstkem míry odklonu elektronů při rozptylu na protonech v atomech vodíku. Odkloněné elektrony byly pak zachycovány v osmi symetricky rozmístěných detektorech a vliv slabé síly byl separován od vlivu elektromagnetické - díky tomu, že slabá síla porušuje jistý druh symetrie (paritu), spojený s polarizací částic. Celý pokus vyžadoval extrémně přesnou aparaturu.

Z předběžného zpracování části vypozorovaných dat vědci zjistili, že změřená hodnota slabého náboje protonu souhlasí s hodnotou, kterou pro něj předpovídá Standardní model - současná respektovaná teorie elementárních částic.

Zdroje: Phys.Org, e! Science News, Jefferson Lab, Phys.Org - barevný náboj protonu