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4月鲜花为redOrbitcom - 你的宇宙在线本周发表在“科学”杂志上的一项新研究显示,即使在亚原子粒子的世界中,尺寸也很重要由马克斯普朗克的物理学家Aldo Antognini领导的国际科学家小组量子光学研究所称质子是所有物质的基本组成部分,似乎比以前想象的要小

这一发现证实了该团队在2010年所表现出的类似结果,可能会引发关于亚原子粒子如何反应的新问题

质子是原子核的基本组成部分,也是宇宙最常见的粒子之一,与电子或中微子不同,质子是夸克,胶子和虚粒子的混乱集合

准确性经过三年的仔细研究,Naturecom报道,这种差异的原因并没有被理解为Ingo Sick,巴塞尔大学的物理学家瑞士告诉大自然的Geoff Brumfiel,“许多人都尝试过,但没有一个人能够成功地阐明这种差异”团队使用激光光谱学来研究质子在重构氢原子中的电荷半径

半径与之前的测量相差大约4%,研究发现在与Bloomberg的电话采访中,Antognini说全世界有五个研究小组正在努力确定为什么存在不同的测量结果以及它们可能意味着什么

他解释说,结果可能会导致重新评估用于描述控制电磁力的某些关键常数

自20世纪40年代后期以来亚原子粒子的作用“让质子向右推进科学是非常重要的”,Antognini说,对于物理学而言,氢是一种独特而重要的分子,只有一个电子和光子,氢也是如此根据Antognini的说法,量子力学和电动力学的领域很小研究与氢原子相互作用的物理学家出现了研究小组解释氢原子的发射对物理学产生了深远的影响氢气只在电子在轨道之间跳跃时发出或吸收特定的频率,这一事实对于量子力学的发展至关重要

这些发射和吸收线实际上是紧密间隔的频率这提供了狄拉克方程的实验验证,这导致量子电动力学领域过去,三种方法已被用于测量质子首先,科学家通过使用电子散射来测量质子

策略将电子束转化为氢气,引起电子与质子之间的碰撞

这些碰撞与散射一起,让科学家推断出质子半径

第二种方法是使用氢谱法测量电子的能级,以推断出质子可能有多大

最近,科学家们已经一直使用称为μ子的粒子,它比电子重200倍,但具有许多相同的性质

团队从氢原子上的粒子加速器发射μ子,让其中一些粒子加速器取代围绕质子运行的电子

通过用激光测量声子氢的能量水平,他们能够推断质子的大小,大约4% - 或003飞秒(fm) - 小于通过以前的方法推断的这个最近的研究也使用了muonic氢,但是检查原子中不同的能量水平,精确度是第一次结果的十倍

新的研究证实了2010年的研究结果 - 质子半径084 fm Antognini称第二个结果“与以前的值完全兼容”尽管使用muonic氢气的两项研究证实了彼此的结果,它们与旧的非muonic技术不相容John Arrington,一位核物理学家阿贡国家实验室表示,基于μ子的质子半径测量值的误差不太可能是罪魁祸首,但根据自然界,所有其他测量结果似乎同样不太可能也是错误的

对于外行人来说,4%的差异似乎可以忽略不计但是根据Antognini的说法,它对物理学家来说意义重大ArsTechnica报告说,原始测量结果表明质子的大小为088fm,与新测量值相差7个标准偏差 他将它与大坝中的一个小裂缝进行了比较;渗透裂缝的水量“与另一侧的水相比可以忽略不计,但它可能表明存在更大的问题”新的测量结果,如果得到证实,可能会引入新的物理理论来解释差异这个团队是唯一一个使用μ子来探测质子 - 所有其他研究都使用了电子可能性很小,但存在μ子与电子不同的反应效果必须很小,否则它会出现在其他地方,如大型强子对撞机确认很重要,因为发现可能是由于某种错误,或者它可能是物理理论的基本问题,因为它们目前存在“我们想要非常非常谨慎”,Antognini说Arrington和Sick都有他们的怀疑“我非常相信我们对物理学的理解,”Arrington说,鉴于现有理论的力量,Sick说,μ子和电子之间基本差异的想法“有点难以想象” e“很难想象出现了什么问题每个人都不止一次地回顾过他们的数据并重新计算了数学方程式没有发现任何问题,甚至没有用于估算质子大小的模型