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shenxianshifu至尊木蟲 (知名作家)
宗師
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【前沿】《自然》：質(zhì)子半徑可能比以前認(rèn)為的要小4% 已有1人參與
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如獲證實，將把粒子物理理論帶入新領(lǐng)域 據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)7月8日（北京時間）報道，科學(xué)家在最新出版的《自然》（Nature）雜志指出，質(zhì)子的半徑比以前認(rèn)為的要小4%。如果這個結(jié)論在未來進(jìn)一步獲得證實，那意味著，要么闡釋光和物質(zhì)相互作用的量子電動力學(xué)理論本身有問題，要么許多基于現(xiàn)有質(zhì)子大小計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)驗常數(shù)）是錯誤的。不管是何種情況，都意味著我們需要重寫基礎(chǔ)物理理論。 一個由德國馬克斯·普朗克研究所的倫道夫·波爾領(lǐng)導(dǎo)、有32名科學(xué)家參與的國際研究團(tuán)隊表示，他們的最新實驗將精確度提高了10多倍，結(jié)果表明，質(zhì)子半徑要比以前認(rèn)為的小4%�；蛟S，用來計算質(zhì)子大小的里德伯常量將失去價值，如果出現(xiàn)這種情況，其他基礎(chǔ)的計算也都要重新修訂。 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，粒子物理學(xué)一直使用由一個質(zhì)子和一個電子組成的氫原子作為基準(zhǔn)來測量質(zhì)子大小。 在實驗中，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)會影響其圍繞質(zhì)子旋轉(zhuǎn)的方式，同時，質(zhì)子的大小也會影響這些能量狀態(tài)，也會影響讓μ介子從一種能量狀態(tài)躍遷到另一種能量狀態(tài)所需的能量。 為了測量質(zhì)子的大小，研究人員精確地讓一束激光束對準(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，也測算出了質(zhì)子的大小。 英國國家物理實驗所的杰夫·弗勞爾斯表示，如果該研究獲得證實，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)行的測試所謂“標(biāo)準(zhǔn)模型”的對撞，將會把粒子物理理論帶入新的領(lǐng)域。 法國巴黎第六大學(xué)卡斯特勒·布羅塞爾實驗室主任保羅·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，還需要更多的實驗來證實或者推翻新的結(jié)論。在接下來的兩年內(nèi)，該研究團(tuán)隊將使用同樣的設(shè)備，使用含有μ介子的氦原子再進(jìn)行一次實驗。不管結(jié)果如何，都說明物理學(xué)還蒙著很多神秘的“面紗”，需要人們逐一揭開。 |
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