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精准测量表明质子又“瘦了”

美国科学家在最新一期《自然》杂志撰文称,他们借助一种电子散射新措施,对质子半径进行了极为正确的丈量,获得新值0.831飞米,小于此前其他电子散射措施测得的0.88飞米,且新值与科学家近来经由过程μ介子原子光谱法测得的结果相吻合。

据物理学家组织网6日报道,最新实验由PRad协作组在美国能源部托马斯·杰斐逊国家加速器实验室内进行,该实验谈话人阿肖特·加斯帕里安说:“最新结果对办理所谓的‘质子半径’难题至关紧张。”

质子由3个夸克组成,位于原子的心脏地带。只管其无所不在,但仍身负诸多秘密,今朝有大年夜量实验旨在揭示其“庐山真面貌”,此中包括测得其正确的大年夜小。

2010年之前,质子半径最正确丈量来自两种不合的实验措施:电子散射实验和原子光谱丈量,这两种措施得出的质子半径约0.88飞米(1飞米=10-15米)。但在2010年,有科学家发布,他们借助一种新措施——用电子较重的“表兄弟”μ介子取代电子制造出人造氢原子,然后丈量该氢原子的光谱,揣摸出质子半径为0.84飞米。

这种不同等便是加斯帕里安所谓的“质子半径”难题,这也是当今物理学界一个紧张的未解之谜。有鉴于此,2012年,由加斯帕里安引导的协作组,盼望对电子散射措施进行改进,从而对质子的电荷半径进行更正确丈量。

在最新实验中,他们研发了3种新技巧来改进电子散射措施丈量质子半径,大年夜大年夜前进了实验精度。他们表示,因为采纳新措施,获得的结果异常独特。他们也等候与新光谱获得的值以及举世正在进行的电子和μ轻子散射丈量结果做个对照。

PRad相助组联合谈话人高海燕称,他们计划接下来应用新实验措施更正确丈量氘核和氘核的半径,“我们很有可能将丈量精度前进两倍以致更多”。

总编辑圈点

质子被发明已逾百年,很长光阴以来,科学家都以为他们知道质子的大年夜小,但2010年后他们又利诱了——质子半径不一样的难题,迄今未解。这种争议,本色上也是一种进步,由于只有更先辈的丈量,才能发明质子着实并没有一个清晰的物理界限,它与我们在宏不雅天下中看到的那些球体都不合。但办理这一难题,却对理解物理定律意义重大年夜,由于我们可以更好地描述光和物质若何互相感化,并完善量子电动力学理论。

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