دانشمندان علت تغییر شعاع پروتون در آزمایش‌ها را نمی‌دانند
یکی از سوالات بی‌پاسخ که ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است معمای تغییر شعاع پروتون در آزمایش‌ها بوده که هنوز در هاله‌ای از ابهام قرار دارد و پاسخی برای علت آن یافته نشده است.
در سال ۲۰۱۰ دانشمندان متوجه یک اختلاف در سایز پروتون شدند. آنها یک اتم هیدروژن را در نظر گرفته و آن را به موآن (ذره‌ای با بار منفی مانند الکترون اما نزدیک به ۲۰۰ برابر سنگین‌تر از آن) تبدیل کردند و سپس دریافتند که به علت نامعمولی شعاع پروتون کاهش یافته است. از آن زمان تاکنون این پدیده به معمای شعاع پروتون مشهور شده و هنوز علت آن مشخص نشده است.
همان تیم در آزمایش دیگری، این بار بر روی یک اتم دوتریوم این تست را تکرار کردند. دوتریوم در واقع یک ایزوتوپ هیدروژن بوده که علاوه بر پروتون یک نوترون نیز درون هسته خود جای داده است. در این آزمایش نیز پس از تبدیل الکترون به موآن، دانشمندان مشاهده کردند که بار دیگر در سایز هسته تغییراتی به وجود آمده است.
موآن همانطور که گفتیم یکی از ذرات بنیادی است که در واقع ۲۰۰ برابر سنگین‌تر از الکترون بوده و به همین دلیل وقتی در درون اتم قرار می‌گیرد نسبت به الکترون به هسته نزدیک‌تر می‌شود. تحرکات موآن می‌تواند به دانشمندان در مطالعه ویژگی ذرات در هسته اتم کمک کند.
چیزی که باعث شگفتی می‌شود این است که موآن نباید باعث تغییر هسته شود. الکترون و موآن دارای بار مشابهی هستند که همین امر دلیل اصلی نزدیک شدنشان به هسته است، اما این موضوع به ابعاد پروتون نباید ربطی داشته باشد.
در هر صورت چند تئوری برای توضیح این پدیده وجود دارد. یکی از تئوری‌ها این است که یک نیروی ناشناخته عامل اصلی این تغییر ابعاد است که البته بعید به نظر می‌رسد.
تیم تحقیقاتی بر این باور است که احتمالا این اختلافات در اندازه‌گیری‌های جدید وجود نداشته باشد بلکه در اندازه‌گیری‌های قبلی باشد. اندازه‌گیری‌های قبلی پروتون و دوترون (نام هسته دوتریوم است) با در نظر گرفتن خطوط طیفی هیدروژن صورت می‌گرفت که ممکن است به دقت کافی نرسیده باشد.
آلدو آنتونینی از انستیتو پاول شرر (PSI) در سوئیس گفته است:طبیعتا ممکن نیست که ما دوترون را در دو سایز مختلف مشاهده کنیم. به نظر می‌رسد که با در نظر گرفتن خطا در اندازه گیری می‌توان پاسخ این معما را یافت.
بعد از نتایج به دست آمده از اندازه‌گیری پروتون، آزمایشگاه‌های مطرح دنیا در حال بهینه کردن ابزارآلات اندازه‌گیری خود هستند تا بتوانند به دقت در سنجش ابعاد کمک کنند البته تیم تحقیقاتی از این موضوع ابزار خرسندی کرده است زیرا تحقیقاتشان باعث شده تا آزمایشگاه‌ها به فکر بروزرسانی تجهیزاتشان بیفتند.
راندولف پل از PSI گفته است:اگر نتایج به دست آمده در آزمایش‌ها با نتایج اولیه مطابقت می‌کرد هیچ‌گاه معمای شعاع پروتون نمی‌توانست دنیا را به فکر فرو برد. البته در کنار این موضوع، جنبه دیگری نیز به چشم می‌آید و آن هم این است که آزمایشگاه‌های مطرح به فکر استفاده از تجهیزات دقیق‌تری برای اندازه‌گیری هستند.
امیدوار هستیم تجهیزات جدید بتوانند پاسخی برای این معما بیابند.
