质子非常小。一飞米是一米的千万亿分之一,而最近有测量显示,质子的半径为0.84飞米。
然而,仅在几年前,人们认为这种小粒子的尺寸为0.88飞米。尽管这个微小的差异是如此之小,几乎无法察觉,但它在科学界引起了大量的讨论,一些人甚至呼吁改变粒子物理学的标准模型。
近日,波恩大学(University of Bonn)和达姆施塔特技术大学(Technical University of Darmstadt)的物理学家们开发了一种方法,能够以前所未有的准确性修正新旧测量研究。其结果表明,对旧数据的解释可能存在错误,这意味着两种测量都是正确的,但1990年的较新结果可能提供了正确的解释。
研究人员表示,研究分析表明,新旧测量值之间的差异根本不存在。相反,较旧的值受到系统错误的影响,迄今为止被严重低估了。
质子和中子一起构成了生活中的日常物质。为了测量质子的半径,研究人员使用加速器用电子束轰击粒子。一旦电子与质子碰撞,两者都会在称为弹性散射的过程中改变方向。质子越大,这种情况发生得越频繁,这意味着可以通过测量加速器内部发生的弹性散射量来计算粒子的膨胀。
研究人员形成了一个理论基础,考虑到电子和质子在碰撞时可以形成新粒子这一事实。这种现象意味着以前的测量只能使用电子能量相对较低的加速器数据进行。
研究人员表示,如今已经建立了一个理论基础,这些理论也可以用来计算质子半径。这能让科学家考虑迄今为止被遗漏的数据。使用新方法,研究团队重新分析了旧的读数以及新的读数。他们证实,质子似乎比之前在1990年代和2000年代认为的要小约5%。
题为New Insights into the Nucleon’s Electromagnetic Structure的相关研究论文发表在《Physical Review Letters》(物理评论快报)上。
前瞻经济学人APP资讯组
论文原文:
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.052002
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