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困扰物理学界十年困难终获解质子半径精确到略

2020/10/16 来源:红河信息港

导读

困扰物理学界十年困难终获解:质子半径精确到0.833飞米9月9日,据物理学家组织网报道,英国研究人员精确丈量出了质子半径:0.833飞米

困扰物理学界十年困难终获解:质子半径精确到0.833飞米

9月9日,据物理学家组织网报道,英国研究人员精确丈量出了质子半径:0.833飞米,向解决过去10年来一直困扰物理学家的质子半径之谜迈出了关键一步。解决这1谜团对理解物理定律意义重大,比如描述光和物质如何相互作用的量子电动力学理论。

科学家们原以为他们知道质子的大小,但2010年,一个物理学家团队丈量到质子半径比预期小4%,这让他们困惑不已。至此,研究人员就一直在努力解决这2个质子半径值不一样的困难,这也是现今基础物理学界一个重要的未解之谜。

此前丈量质子半径使用普通的氢,2010年科学家首次使用μ介子氢来肯定质子大小。当时,他们研究了一种奇特的原子——其中电子被一个μ介子(电子较重的“表亲”)取代。2017年,科学家使用氢气测得的结果与2010年测得的结果一致;而2018年一项同样使用氢气的实验获得的结果则与2010年前的数值相当。

在最新研究中,约克大学科学学院的研究人员提出了一种基于电子的新测量方法,来丈量质子的正电荷延伸了多远。他们利用自己开发的频偏分离振荡场技术进行了高精度丈量。他们在丈量中使用了一束快速氢原子束(由质子通过份子氢气靶产生),新方法使他们能够对质子半径进行基于μ介子的丈量,与2010年的丈量结果相当。

本次丈量得到的质子半径为0.833飞北京银行还与北京市节能低碳发展创新服务平台签署协议米,不到万亿分之一毫米,比2010年前普遍认为的半径值约小5%。研究负责人、物理与天文学系的埃里克•海瑟尔斯教授说:“肯定质子大小所需的精确度,让本次丈量成为我们实验室尝试过的最困难的一次。经过8年研究,我们终究做到了。”

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