第一百一十六章：質子半徑之謎

　　“最精準的數字是光譜學實驗方法和帶電粒子與質子的散射定義測試出來的0.8768飛米左右。”

　　“但後面好像這個數字出問題了，用普通電子的蘭姆位移測得的質子半徑，只有0.833飛米的樣子？”

　　徐川一臉感興趣的問道。

　　陳正平盯著前方的車流，打了一下方向盤繞開了一輛大貨車後，道：“嗯，這的確是在近幾年出現的一個新問題。”

　　“在2010年之前，物理學界通過光譜學實驗方法和帶電粒子與質子的散射實驗測得的質子半徑都在0.8768飛米左右，所以一致認為質子半徑就是這個數字了。”

　　“但2010年的時候，出現了不同的分歧，在一項光譜學的質子半徑測量實驗中，研究人員為了推進質子的精準半徑數值，使用了u子替代了電子。”

　　“u子性質與電子相近，但質量是電子的200倍，而越重的質子在測試中停留的時間更久，因而能級受質子大小的影響更顯著。”

　　“因此，相比於電子，通過u子算得的質子半徑應當更加精準，但在這次實驗中，實驗結果給出的質子半徑是0.84184飛米——質子半徑變小了。”

　　“這一項實驗結果讓當時的研究人員有些措手不及，但此後，更多的光譜學實驗進一步印證了偏小的質子半徑。”

　　“而在12年初的時候，楓葉國約克大學的研究團隊就指出，不僅是u子——在改進了實驗設備後，用普通電子的蘭姆位移測得的質子半徑，也只有0.833飛米。”

　　“而通過散射實驗得到的質子半徑，卻始終停留在0.8768飛米左右。”

　　“也就是說兩種不同的測試方法，產生了5%的差距，這百分之五的差距，被稱作‘質子半徑之謎’。”

　　“截止到現在，為什麼會有百分之五的差距，到底是怎麼產生的都沒有弄明白，所以就稱為粒子物理上的一個新謎題。”

　　“怎麼，你小子對這一塊感興趣？”

　　說到最後，陳正平笑著扭頭看了一樣副駕駛上的徐川，順帶看了下後視鏡，準備切換車道下高速。

　　“的確挺感興趣的，在普林斯頓整理完weyl-Berry猜想的證明論文後，我看了一些這方面的論文和資料。”

　　“在粒子物理的標準模型中，質子並不是最基本的粒子，而是由夸克構成的。”

　　“如果是要準確地回答質子半徑這個問題，首先要定義質子的半徑。”

　　“由量子力學的基本原理，質子並不是一個具有確定半徑的小球，而是一團物質分佈（想象一下氫原子的電子雲）。”

　　“根據這種基本原理，質子半徑，更準確的應該稱之為質子的電荷半徑，指的就是這團物質電荷分佈距中心的方均根距離。”

　　“即--γe=√<γ>e=√∫drγpe（r）/q；pe（r）是質子電荷分佈密度，Q為質子總電荷量。”

　　“根據這個數學公式，可以通過類氫原子的能譜和電子質子的散射實驗來確定質子的半徑。”

　　“而將電子換成u子，標準模型中電子和u子的唯一區別就是質量，所以用u子做實驗的話只需將所涉及公式中的電子質量換作u子質量即可......”

　　“如果按照這種方式來進行實驗和計算的話，即便是有偏差，偏差也不會大到接近百分之五的地步，所以大抵是哪裡出問題了。”

　　駕駛位，陳正平思索了一下徐川的看法，問道：“所以你覺得是哪裡出問題了？以前的實驗數據，亦或者是10年的最新實驗？”