IT之家 4 月 15 日消息,科技媒体 Ars Technica 今天(4 月 15 日)发布博文,报道称两项发表于《自然》与《物理评论快报》的最新研究,终于解答了持续 15 年的质子半径之谜。
物理学界关于质子半径的测量争议已持续 15 年。历史上质子半径是通过两种独立的方法测量的,它们的收敛值约为 0.877 飞米。2010 年的一项实验使用了第三种方法,该方法测得的半径为 0.842 飞米,比之前的结果小 5%。
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2013 年用量子显微镜拍摄的氢原子电子轨道图像。
IT之家注:飞米(femtometer,符号:fm,又称费米)是极小的长度单位,1 飞米等于一千万亿分之一米。它主要用于核物理和粒子物理中描述原子核半径、亚原子粒子大小或粒子间距,以纪念物理学家恩里科 · 费米命名。
两项最新研究通过独立实验终结了这一争议。研究团队在真空腔中利用激光控制氢原子内的电子,精确测量电子能级间的跃迁,由此推断质子电荷半径。
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用于测量原子氢中电子跃迁的真空室。
结果显示,质子半径约为 0.84 飞米,与 2010 年的测量结果高度一致。其中,《物理评论快报》发表的实验精度较 2019 年提升 3 倍,而《自然》刊载的研究精度更是达到 5.5 西格玛阈值(Sigma Threshold)。
实验结果证实质子半径是普适物理属性,不因测量手段不同而改变。研究人员利用测得数值,严苛验证标准模型,精度高达万亿分之 0.7,结果与理论预言吻合。
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