科技日報北京11月7日電 （記者劉霞）美國科學家在最新一期《自然》雜志撰文稱，他們借助一種電子散射新方法，對質(zhì)子半徑進行了極為精確的測量，得到新值0.831飛米，小于此前其他電子散射方法測得的0.88飛米，且新值與科學家最近通過μ介子原子光譜法測得的結(jié)果相吻合。
據(jù)物理學家組織網(wǎng)6日報道，最新實驗由PRad協(xié)作組在美國能源部托馬斯·杰斐遜國家加速器實驗室內(nèi)進行，該實驗發(fā)言人阿肖特·加斯帕里安說：“最新結(jié)果對解決所謂的‘質(zhì)子半徑’難題至關重要?！?/p>
質(zhì)子由3個夸克組成，位于原子的心臟地帶。盡管其無所不在，但仍身負諸多秘密，目前有大量實驗旨在揭示其“廬山真面目”，其中包括測得其精確的大小。
2010年之前，質(zhì)子半徑最精確測量來自兩種不同的實驗方法：電子散射實驗和原子光譜測量，這兩種方法得出的質(zhì)子半徑約0.88飛米（1飛米=10-15米）。但在2010年，有科學家宣布，他們借助一種新方法——用電子較重的“表兄弟”μ介子取代電子制造出人造氫原子，然后測量該氫原子的光譜，推斷出質(zhì)子半徑為0.84飛米。
這種不一致就是加斯帕里安所謂的“質(zhì)子半徑”難題，這也是當今物理學界一個重要的未解之謎。有鑒于此，2012年，由加斯帕里安領導的協(xié)作組，希望對電子散射方法進行改進，從而對質(zhì)子的電荷半徑進行更精確測量。
在最新實驗中，他們研發(fā)了3種新技術來改進電子散射方法測量質(zhì)子半徑，大大提高了實驗精度。他們表示，由于采用新方法，得到的結(jié)果非常獨特。他們也期待與新光譜得到的值以及全球正在進行的電子和μ輕子散射測量結(jié)果做個比較。
PRad合作組聯(lián)合發(fā)言人高海燕稱，他們計劃接下來使用新實驗方法更精確測量氘核和氘核的半徑，“我們很有可能將測量精度提高兩倍甚至更多”。
總編輯圈點
質(zhì)子被發(fā)現(xiàn)已逾百年，很長時間以來，科學家都以為他們知道質(zhì)子的大小，但2010年后他們又困惑了——質(zhì)子半徑不一樣的難題，迄今未解。這種爭議，本質(zhì)上也是一種進步，因為只有更先進的測量，才能發(fā)現(xiàn)質(zhì)子其實并沒有一個清晰的物理邊界，它與我們在宏觀世界中看到的那些球體都不同。但解決這一難題，卻對理解物理定律意義重大，因為我們可以更好地描述光和物質(zhì)如何相互作用，并完善量子電動力學理論。
(責編：趙竹青、呂騫)
