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測量發現:質子的半徑比物理學家之前認為的小

來源:不詳       更新時間:2013-1-30 19:11:36
 

  μ氫原子是由一個質子和圍繞其運動的一個μ子組成的系統。科學家使用它精確測量了質子的半徑。
  
  據國外媒體報道,一支國際科學家研究小組重新測量了質子的半徑,結果為0.84087飛米(一飛米是10^-15米,相當于伽馬射線波長的百分之一)。這次測量的數據比目前公認的質子半徑(0.8768飛米)要小大約4%,這為物理學家帶來了困惑。
  
  如果本次測量的結果正確,那么說明我們對量子電動力學(QED)的理解還不全面,量子電動力學是目前為止最為精確的物理理論之一,它處理光與物質的相互作用。
  
  為了測量質子的半徑,科學家使用了三種方法:1、電子散射法:把一束高能電子射向質子,測量電子在質子表面的散射情況,根據散射的圖譜可以推算出質子的半徑。
  
  2、電子軌道躍遷法:電子通常位于距原子核一定距離的地方,當給電子增加能量,它就會躍遷到更高的能級上去。隨后,電子又會釋放出一個光子重新回到低能級上。科學家通過精確測量電子在受到激發時吸收的能量和退激發時釋放的能量的差異,就可以估算出質子的半徑。
  
  3、μ氫原子方法:μ氫原子是由一個質子和圍繞其運動的一個μ子組成的系統。μ子和電子帶同樣的電荷,但質量是電子的207倍。當它圍繞質子運動的時候,軌道半徑更小,需要更多的能量才能激發到更高能級上去,這意味著可以更加精確測量吸收和釋放的能量的差異,使用同樣的計算方法可以得到更加精確的結果。
  
  前二個方法已經使用了幾十年,傾向于得到較大的質子半徑,最新的第三種方法得到了較小的質子半徑,科學家認為這種新方法的精確度更高。該結果發表在了著名的《科學》雜志上。

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