精准测量表明质子又“瘦了”

2019-11-08 10:45     来源:光明网     

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方法,对质子半径进行了极为精确的测量,得到新值0.831飞米,小于此前其他电子散射方法测得的0.88飞米,且新值与科学家最近通过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,该实验发言人阿肖特·加斯帕里安说:“最新结果对解决所谓的‘质子半径’难题至关重要。”

 质子由3个夸克组成,位于原子的心脏地带。尽管其无所不在,但仍身负诸多秘密,目前有大量实验旨在揭示其“庐山真面目”,其中包括测得其精确的大小。

 2010年之前,质子半径最精确测量来自两种不同的实验方法:电子散射实验和原子光谱测量,这两种方法得出的质子半径约0.88飞米(1飞米=10-15米)。但在2010年,有科学家宣布,他们借助一种新方法——用电子较重的“表兄弟”μ介子取代电子制造出人造氢原子,然后测量该氢原子的光谱,推断出质子半径为0.84飞米。

 这种不一致就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重要的未解之谜。有鉴于此,2012年,由加斯帕里安领导的协作组,希望对电子散射方法进行改进,从而对质子的电荷半径进行更精确测量。

 在最新实验中,他们研发了3种新技术来改进电子散射方法测量质子半径,大大提高了实验精度。他们表示,由于采用新方法,得到的结果非常独特。他们也期待与新光谱得到的值以及全球正在进行的电子和μ轻子散射测量结果做个比较。

 PRad合作组联合发言人高海燕称,他们计划接下来使用新实验方法更精确测量氘核和氘核的半径,“我们很有可能将测量精度提高两倍甚至更多”。(记者刘霞)

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