科学家测量精确的质子半径来帮助解决一个长达十年的问题

1、 约克大学的研究人员精确测量了质子的大小——这是解决过去十年来全世界科学家一直关注的神秘事件的关键一步。

2、 科学家自以为知道质子的大小，但在2010年，当一群物理学家测量出质子的半径比预期小4%时，这种情况发生了变化，这让科学界感到困惑。从那以后，世界各地的物理学家都在争先恐后地解决质子半径的问题——这两个质子半径值之间的不一致性。这个难题是当今基础物理中一个重要的未解决问题。

3、 现在，一项即将发表在《科学》杂志上的研究发现了一个新的质量大小测量值，它是0.833飞秒，不到千分之一。实测值比2010年前的半径值小5%左右。

4、 这项研究由约克大学科学系的研究人员领导，提出了一种新的电子测量方法来测量质子正电荷的延伸，并证实了2010年的质子比以前想象的要小。

5、 “确定质子大小所需的精度使这成为我们实验室尝试过的最困难的测量方法，”领导这项研究的物理和天文学系杰出的研究教授埃里克赫塞尔斯(Eric Hessels)说。

6、 赫塞尔斯说：“经过8年的实验，我们非常高兴能够记录下如此高精度的测量结果，这有助于解决难以捉摸的质子半径之谜。

7、 解开质子半径之谜对理解描述光与物质相互作用的量子电动力学理论等物理定律有着深远的影响。

8、 国际公认的物理学家和原子物理学专家赫斯尔斯说，前三项研究对于试图解决基于电子和基于子的质子尺寸测定之间的差异非常重要。

9、 与以前使用常规氢的实验相比，2010年的研究首次使用子氢来确定质子大小。当时，科学家们研究了一种外来原子，其中的电子被一个子取代，子是电子较重的表亲。虽然2017年使用氢气的研究与2010年基于子的质子电荷半径测量一致，但2018年的实验(也使用氢气)支持了2010年之前的数值。

10、 Hessels和他的科学家团队花了八年时间专注于解决质子半径的问题，并理解为什么当用子而不是电子来测量时，质子半径会有不同的值。

11、 约克大学的研究小组研究了原子氢，以找出从补充氢中获得的偏差值。他们利用频移分离振荡场(FOSOF)技术进行高精度测量，并为此开发了这项技术。该技术是对已有近70年历史并获得诺曼拉姆齐诺贝尔奖的振荡场分离技术的改进。他们的测量使用了质子穿过分子氢靶产生的快速氢原子束。这种方法允许他们根据电子测量质子。半径直接类似于2010年基于子的测量。他们的结果与2010年研究中发现的较小值一致。

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