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困扰物理学界十年难题终获解:质子半径精确到0.833飞米

时间:2020-02-05    来源:www.dbzqcn.com

最近,英国研究人员准确测量了质子半径:0.833飞克,这是解决过去10年一直困扰着物理学家的质子半径之谜的关键一步。解开这个谜团对于理解物理定律很重要,例如描述光和物质如何相互作用的量子电动力学理论。

科学家认为他们知道质子的大小,但在2010年,一组物理学家测量质子半径比预期的小4%,这让他们感到困惑。在这一点上,研究人员一直在努力解决不同质子半径值的两个问题,这是当今基础物理学界一个重要的未解之谜。

先前使用普通氢测量质子半径。 2010年,科学家们首先使用μ子氢来确定质子大小。当时,他们研究了一个特殊的原子,其中电子被μ子(较重的“celestale”)取代。 2017年,科学家使用氢气测量的结果与2010年测量结果一致;在2018年,使用氢气的实验相当于2010年之前的值。

在最新研究中,约克大学科学院的研究人员提出了一种新的基于电子的测量方法来测量质子正电荷的延伸范围。他们使用自己的频率分离振荡场技术进行高精度测量。他们在测量中使用了一束快氢原子(由质子通过分子氢靶产生),并且新方法允许他们基于μ子进行基于μ子的测量,与2010年测量相当。

测量的质子半径为0.833 fm,小于万亿分之一毫米,比2010年之前通常认为的半径小约5%.Eric,物理和天文系研究主管? Hessers教授说:“确定质子大小所需的准确度使得这种测量成为我们实验室曾经尝试过的最难测量。经过八年的研究,我们终于实现了它。

(责任编辑:DF395)