Un esperimento condotto al FermiLab ha permesso di gettare nuova luce sul protone, uno delle costituenti fondamentali degli atomi. Fino a oggi si sapeva che i protoni sono costituiti da due quark (i mattoni fondamentali della materia) di tipo up e uno di tipo down. Però si sapeva anche che mancava qualcosa: la massa dei tre quark dà infatti conto solo dell'1% circa di quello dell'intero protone e la combinazione del momento magnetico delle tre particelle (cioè della forza e direzione dei campi magnetici) non si avvicina a quella del protone. Questa cosa che manca sembra essere una sorta di "mare di quark", un oceano di particelle che all'interno del protone si formano e scompaiono costantemente. Ad esempio coppie formate da un quark strange e uno antistrange si materializzano e poi si annichilano le une con le altre. Si pensava che nel breve istante in cui esistono, queste coppie aggiungono al protone la massa e il momento magnetico mancante.

Al meeting della American Physical Society che si è tenuto il mese scorso, Paul Souder della Syracuse University di New York ha spiegato come in realtà non accade questo. L'influenza di questi quark sul protone è stato spiegato in un esperimento molto elegante. Usando l'acceleratore di particelle del Jefferson Laboratory ha sparato un raggio di elettroni contro due bersagli: uno fatto da idrogeno e l'altro da elio. Confrontando il modo con cui gli elettroni si sparpagliavano dopo aver colpito gli atomi di idrogeno o di elio hanno potuto valutare gli effetti del momento magnetico e della carica del protone.

L'esperimento è stato ripetuto, invertendo la polarizzazione degli elettroni e le sottili differenze nel modo in cui gli elettroni si sono sparpagliati ha permesso di vedere come le coppie di quark strange e antistrange che si annichilano a vicenda hanno un impatto praticamente nullo sul momento magnetico del protone o la sua massa. Se però i quark di questo tipo contribuiscono ben poco al protone, quelli più pesanti contribuiscono ancora meno. Questo significa che il momento magnetico mancante deve dipendere dalle coppie più leggere di quark up e down che si formano e si annichilano nel mare di quark del protone. E la massa mancante arriva probabilmente dalla grande quantità di energia necessaria a tenere unito il protone stesso.