La propuesta de un extenso halo en el protón genera fuerte discusión

En el arte religioso, un halo simboliza santidad. En física de partículas, una emvoltura de carga positiva alrededor del protón se ha convertido en el centro de una dura disputa

Esta diferencia se produce por un intento de cuadrar una reciente indicación de que el radio del protón es menor de lo que pensamos con la teoría de la electrodinámica cuántica (QED), una teoría que ha podido explicar los fenómenos cuánticos desde la década de 1940.

El radio de un protón no se puede medir directamente, sino que se tiene que deducirse midiendo las energías de las diferentes «capas» de electrones en un átomo de hidrógeno. Por medio de la QED, estas energías se combinan con un modelo de cómo está distribuida la carga del protón para obtener el radio del protón.

El valor más pequeño para el radio del protón se obtuvo a partir de mediciones de una exótica forma de hidrógeno que contiene un tipo pesado de partícula emparentada con el electrón a la que se conoce como muón. Se esperaba que esto agregara precisión, simplemente, a las mediciones previas en base al hidrógeno ordinario. En cambio, las mediciones muónicas indicaron un radio que resultó de un excesivo 4 por ciento menor (Axxón, 9 de julio 2010). Eso podría significar un problema, ya sea con la medición muónica o con la QED, y ninguno de éstos parece probable.

Ahora Álvaro De Rújula, de la Universidad Autónoma de Madrid, España, tiene otra solución: un cambio del modelo de cómo se distribuye la carga positiva del protón.

Alrededor del 75 por ciento de esta carga está concentrada en un núcleo central, cuyo borde se considera el borde del protón. Aunque sólo un cuarto de la carga del protón se encuentra fuera de él (ver diagrama), la distribución de carga en el «halo» sigue siendo clave para encontrar el radio de los protones. Así que De Rújula decidió explorar la variación de la distribución de carga en el halo para ver si se podría aportar concordancia a los cálculos antiguos y los nuevos del radio del protón, y así eliminar el conflicto con la QED.

Él encontró que esto se puede hacer si el halo se extiende 4,7 veces la medida que se pensaba. Él llega a la conclusión de que esta es la verdadera estructura del protón (Physics Letters B, DOI: 10.1016/j.physletb.2010.08.074).

La propuesta resultó polémica desde que De Rújula la publicó por primera vez en el servidor de preimpresiones arXiv el 23 de agosto pasado. Los principales escépticos son Gerald A. Miller e Ian Cloet de la Universidad de Washington en Seattle, que publicaron una refutación sólo dos días después. «La explicación de De Rújula simplemente no tiene nada que ver», dijo Miller. «Es como si la cantidad de agua en un dedal se extendiera al volumen de una piscina».

Esto es una exageración, respondió De Rújula, «a menos que el dedal cubra el rostro de una ballena».

Miller reconoce que una analogía más justa es un dedal y un vaso de cerveza. Aún así, él y Cloet han calculado que un protón con una carga que se extienda hasta donde indica De Rújula no es compatible con los experimentos que buscan en qué medida se desvían los electrones hacia los protones a diferentes distancias (arxiv.org/abs/1008.4345v3).

De Rújula dice que el asunto se podría resolver con los nuevos experimentos de colisiones protón-electrón o con un nuevo análisis de los datos existentes. Él está convencido de que, de alguna manera, «la QED será reivindicada».

Fuente: New Scientist. Aportado por Eduardo J. Carletti

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