“O protão, um dos constituintes básicos de toda a matéria é, na realidade, mais pequeno do que se pensava”. É esta a afirmação que têm surpreendido o mundo científico, não sendo ainda possível medir o impacto que poderá ter no futuro desenvolvimento da física moderna pois poderá colocar em causa uma das teorias fundamentais mais bem sucedida até aos dias de hoje – a Teoria Electrodinâmica Quântica (QED) – que rege a interacção entre luz e matéria.
O desenvolvimento deste estudou foi feito por uma equipa internacional de cientistas, que integra um grupo de investigadores de Coimbra e Aveiro, sendo, por estas semanas, tema de capa da “Nature”, uma das mais antigas e prestigiadas revistas científicas do mundo.
Sem entrar em conceitos científicos e matemáticos áridos, podemos afirmar que esta partícula agora redimensionada, juntamente com o neutrão e o electrão, formam os átomo, que são os elementos fundamentais da matéria.
Os protões têm carga eléctrica positiva e formam em conjunto com os neutrões (de carga eléctrica neutra) o núcleo dos átomos, sendo que os elementos químicos são identificados pelo número de protões que possuem no seu núcleo. Os electrões, por seu lado, têm carga eléctrica negativa e orbitam em torno do núcleo em igual número ao de protões de forma a garantir a neutralidade eléctrica dos átomos no seu estado fundamental.
Contrariamente aos electrões, que são considerados partículas pontuais, os protões e neutrões são constituídos por quarks, pelo que possuem uma dimensão espacial em que a sua carga eléctrica está distribuída por um volume finito.
A investigação foi feita a partir do hidrogénio, o mais simples de todos os átomos, constituído apenas por um único protão à volta do qual orbita um único electrão, tendo-se obtido um valor de raio 4% menor do que o valor actualmente assumido. Traduzindo isto para valores, e depois de uma longa e exaustiva análise, os investigadores inferiram um raio do protão de 0.84184 fentómetros (1fm = 0.000 000 000 000 001 m) com uma precisão 10 vezes superior ao conseguido até hoje. Este valor está em completo desacordo com aquele que é actualmente aceite pela comunidade científica (0.8768 fm). Os cientistas procuram agora o motivo para tamanha discrepância. A polémica está lançada, tudo tem de ser reavaliado: medições anteriores de alta precisão, cálculos complexos e talvez até mesmo (pelo menos a um certo nível) a mais precisa, mais exaustivamente testada e mais bem sucedida teoria física – QED.
Desde os anos 70 que investigadores perseguiam o objectivo de determinar o raio do protão utilizando hidrogénio. Foram, no entanto, necessários 40 anos para que a concepção dessa ideia pudesse vir a ser materializada, A concretização deste sonho foi finalmente possível com a agregação de várias equipas em que cada uma contribuiu com a sua especialização nas áreas de Física de Aceleradores, Física Atómica, Física dos Lasers e Física dos Detectores de Radiação.
A apresentação deste estudo mostra revela dois aspectos interessantes acerca da produção do conhecimento científico, o primeiro o trabalho colaborativo entre cientistas para alcançar determinados objectivos, e o segundo o patamar elevado da Ciência que actualmente se produz em Portugal.
Por: António Costa
