Pourquoi le proton a « maigri » puis repris du poids express
Pour connaître la taille réelle du proton, les physiciens ont remplacé l'électron de l'atome d'hydrogène par sa copie lourde, le muon. Tel une loupe à fort grossissement, le muon s'approche au plus près du noyau et « tâte » le proton avec une précision inégalée. La spectroscopie a montré que le proton est environ 4 % plus compact que ce que donnaient les anciennes expériences avec l'électron ordinaire.
C'était un défi pour le modèle standard et son principe d'universalité des leptons, l'idée que toutes les particules légères obéissent aux mêmes lois de l'électricité. On aurait dit que deux loupes différentes dessinaient des images contradictoires du même objet.
Cependant, une vérification des anciennes données a révélé un défaut. Il s'est avéré que la « loupe » électronique avait une erreur inaperçue : elle déformait légèrement l'image. Après ajustement, les deux loupes ont convergé vers la même taille. Le mystère s'est dissipé, la physique a survécu.
Le muon se désintègre en 2 microsecondes. Pendant ce temps, la lumière ne parcourt que 600 mètres. Mais cela suffit pour que l'hydrogène muonique donne la mesure la plus précise du proton de l'histoire.