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精准测量表明质子又“瘦了”

2019-11-21 07:56 来源:科技日报
玛索当然不可能去打这种大型猎物,他盯上的是小型猎物,金丝雀的特产草原雉鸡是猫崽当年的最爱,这些禽类个大肉多,去羽之后上油用火或烤或炸,绝对是多汁鲜美的代名词,只不过这些家伙通常都会躲在小树丛中极难发现,只有在极度逼近之后才会逃跑——说到逃跑,这也是草原雉鸡的特技,毕竟在现实中谁也没有见过一只鸡能以六十码的时速跑上整整一个小时,而在最开始的十秒内,这个速度是九十码,绝对是一般人所无法反应的。

  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”。

  总编辑圈点

  质子被发现已逾百年,很长时间以来,科学家都以为他们知道质子的大小,但2010年后他们又困惑了——质子半径不一样的难题,迄今未解。这种争议,本质上也是一种进步,因为只有更先进的测量,才能发现质子其实并没有一个清晰的物理边界,它与我们在宏观世界中看到的那些球体都不同。但解决这一难题,却对理解物理定律意义重大,因为我们可以更好地描述光和物质如何相互作用,并完善量子电动力学理论。

(责任编辑:王蔚)

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