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計(jì)量論壇

標(biāo)題: 科學(xué)家指出質(zhì)子半徑可能比以前的計(jì)算小4% [打印本頁(yè)]

作者: 兌水 時(shí)間: 2010-7-14 14:53
標(biāo)題: 科學(xué)家指出質(zhì)子半徑可能比以前的計(jì)算小4%
據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)7月8日（北京時(shí)間）報(bào)道，科學(xué)家在最新出版的《自然》雜志指出，質(zhì)子的半徑比以前認(rèn)為的要小4%。如果這個(gè)結(jié)論在未來(lái)進(jìn)一步獲得證實(shí)，那意味著，要么闡釋光和物質(zhì)相互作用的量子電動(dòng)力學(xué)理論本身有問(wèn)題，要么許多基于現(xiàn)有質(zhì)子大小計(jì)算所使用的里德伯常量（原子物理學(xué)中的基本物理常量之一，為一經(jīng)驗(yàn)常數(shù)）是錯(cuò)誤的。不管是何種情況，都意味著我們需要重寫基礎(chǔ)物理理論。
　　一個(gè)由德國(guó)馬克斯·普朗克研究所的倫道夫·波爾領(lǐng)導(dǎo)、有32名科學(xué)家參與的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)表示，他們的最新實(shí)驗(yàn)將精確度提高了10多倍，結(jié)果表明，質(zhì)子半徑要比以前認(rèn)為的小4%。或許，用來(lái)計(jì)算質(zhì)子大小的里德伯常量將失去價(jià)值，如果出現(xiàn)這種情況，其他基礎(chǔ)的計(jì)算也都要重新修訂。
　　質(zhì)子是帶正電荷的基本粒子，它同中子和電子一起，組成了宇宙的基本元件——原子。幾十年來(lái)，粒子物理學(xué)一直使用由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子組成的氫原子作為基準(zhǔn)來(lái)測(cè)量質(zhì)子大小。
　　在實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家使用μ介子取代氫原子中的電子。μ介子是一種帶負(fù)電、質(zhì)量為電子207倍的基本粒子，由于其質(zhì)量比電子大許多，所帶的負(fù)電可以屏蔽原子核的正電，所以，它能夠同原子核更接近，發(fā)生的作用力更大，讓科學(xué)家能夠更精確地探測(cè)質(zhì)子的結(jié)構(gòu)。
　　另外，μ介子以不同的能量狀態(tài)存在，能量狀態(tài)會(huì)影響其圍繞質(zhì)子旋轉(zhuǎn)的方式，同時(shí)，質(zhì)子的大小也會(huì)影響這些能量狀態(tài)，也會(huì)影響讓?duì)探樽訌囊环N能量狀態(tài)躍遷到另一種能量狀態(tài)所需的能量。
　　為了測(cè)量質(zhì)子的大小，研究人員精確地讓一束激光束對(duì)準(zhǔn)包含了μ介子的氫原子，刺激μ介子從一種能量狀態(tài)躍遷到另外一種能量狀態(tài)，最終，研究人員精確地找到了他們正在尋找的躍遷，也測(cè)算出了質(zhì)子的大小。
　　英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)所的杰夫·弗勞爾斯表示，如果該研究獲得證實(shí)，其意義可能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于耗資100多億美元的歐洲粒子物理研究所正在進(jìn)行的測(cè)試所謂“標(biāo)準(zhǔn)模型”的對(duì)撞，將會(huì)把粒子物理理論帶入新的領(lǐng)域。
　　法國(guó)巴黎第六大學(xué)卡斯特勒·布羅塞爾實(shí)驗(yàn)室主任保羅·印第里卡托指出，現(xiàn)在很多理論學(xué)家準(zhǔn)備重新進(jìn)行演算，另外，還需要更多的實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)或者推翻新的結(jié)論。在接下來(lái)的兩年內(nèi)，該研究團(tuán)隊(duì)將使用同樣的設(shè)備，使用含有μ介子的氦原子再進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)。不管結(jié)果如何，都說(shuō)明物理學(xué)還蒙著很多神秘的“面紗”，需要人們逐一揭開(kāi)。

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