Abweichung bestätigt: Einer der Grundbausteine der Materie ist kleiner als bisher gedacht – das Proton. Neue Messungen am Wasserstoff haben ergeben, dass der Protonenradius vier bis fünf Prozent kleiner sein muss als der offizielle Standardwert. Dies bestätigt ähnliche Diskrepanzen in früheren Messungen und legt nahe, dass einige physikalische Naturkonstanten korrigiert werden müssen, wie die Forscher im Fachmagazin „Science“ berichten.
Das Proton ist einer der fundamentalen Bausteine der Materie, denn zusammen mit dem Neutron bildet es den Atomkern. Gleichzeitig beruhen wichtige Naturkonstanten auf dem Proton, darunter die Rydberg-Konstante. Mit ihr lassen sich beispielsweise Spektrallinien bestimmten Elementen zuordnen. Entsprechend wichtig ist es, Masse und Durchmesser des Protons genau zu kennen.
Rätselhafte Diskrepanzen
Doch genau hier liegt das Problem: In den letzten Jahren weckten gleich mehrere Messungen Zweifel an den offiziellen Werten für das Proton. Im Jahr 2010 ermittelten Physiker mithilfe der Laserspektroskopie einer Proton-Myon-Verbindung einen Protonenradius, der rund vier Prozent unter dem Standardwert von 0,8768 Femtometern lag.
„Weil das Myon 200-mal schwerer ist als das Elektron, kommt es dem Proton viel näher und ‚spürt‘ buchstäblich dessen Ausdehnung“, erklärt der damalige Projektleiter Randolf Pohl von der Universität Mainz. „Daraus ergibt sich die hohe Präzision, mit der wir den Protonenradius bestimmen konnten.“ 2016 ergab eine Messung mit Deuteriumkernen plus Myon ebenfalls kleinere Werte für den Protonenradius. Und Anfang 2017 schließlich ermittelten Forscher auch für die Masse Abweichungen vom Standardwert.
