據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，英國(guó)研究人員精確測(cè)量出了質(zhì)子半徑：0.833飛米(1米等于1千萬(wàn)億(10^15)飛米)，向解決過(guò)去10年來(lái)一直困擾物理學(xué)家的質(zhì)子半徑之謎邁出了關(guān)鍵一步。解決這一謎團(tuán)對(duì)理解物理定律意義重大，比如描述光和物質(zhì)如何相互作用的量子電動(dòng)力學(xué)理論。

科學(xué)家們?cè)詾樗麄冎蕾|(zhì)子的大小，但2010年，一個(gè)物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)測(cè)量到質(zhì)子半徑比預(yù)期小4%，這讓他們困惑不已。至此，研究人員就一直在努力解決這2個(gè)質(zhì)子半徑值不一樣的難題，這也是當(dāng)今基礎(chǔ)物理學(xué)界一個(gè)重要的未解之謎。

此前測(cè)量質(zhì)子半徑使用普通的氫，2010年科學(xué)家首次使用緲介子氫來(lái)確定質(zhì)子大小。當(dāng)時(shí)，他們研究了一種奇特的原子——其中電子被一個(gè)緲介子(電子較重的“表親”)取代。2017年，科學(xué)家使用氫氣測(cè)得的結(jié)果與2010年測(cè)得的結(jié)果一致;而2018年一項(xiàng)同樣使用氫氣的實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)果則與2010年前的數(shù)值相當(dāng)。

在最新研究中，約克大學(xué)科學(xué)學(xué)院的研究人員提出了一種基于電子的新測(cè)量方法，來(lái)測(cè)量質(zhì)子的正電荷延伸了多遠(yuǎn)。他們利用自己開(kāi)發(fā)的頻偏分離振蕩場(chǎng)技術(shù)進(jìn)行了高精度測(cè)量。他們?cè)跍y(cè)量中使用了一束快速氫原子束(由質(zhì)子通過(guò)分子氫氣靶產(chǎn)生)，新方法使他們能夠?qū)|(zhì)子半徑進(jìn)行基于緲介子的測(cè)量，與2010年的測(cè)量結(jié)果相當(dāng)。

本次測(cè)量得到的質(zhì)子半徑為0.833飛米，不到萬(wàn)億分之一毫米，比2010年前普遍認(rèn)為的半徑值約小5%。研究負(fù)責(zé)人、物理與天文學(xué)系的埃里克·海瑟爾斯教授說(shuō)：“確定質(zhì)子大小所需的精確度，讓本次測(cè)量成為我們實(shí)驗(yàn)室嘗試過(guò)的最困難的一次。經(jīng)過(guò)8年研究，我們終于做到了。”