第一百一十六章：质子半径之谜（求订阅月票） (3-2)

“在2010年之前，物理学界通过光谱学实验方法和带电粒子与质子的散射实验测得的质子半径都在0.8768飞米左右，所以一致认为质子半径就是这个数字了。”

“但2010年的时候，出现了不同的分歧，在一项光谱学的质子半径测量实验中，研究人员为了推进质子的精准半径数值，使用了μ子替代了电子。”

“μ子性质与电子相近，但质量是电子的200倍，而越重的质子在测试中停留的时间更久，因而能级受质子大小的影响更显着。”

“因此，相比于电子，通过μ子算得的质子半径应当更加精准，但在这次实验中，实验结果给出的质子半径是0.84184飞米——质子半径变小了。”

“这一项实验结果让当时的研究人员有些措手不及，但此后，更多的光谱学实验进一步印证了偏小的质子半径。”

“而在12年初的时候，枫叶国约克大学的研究团队就指出，不仅是μ子——在改进了实验设备后，用普通电子的兰姆位移测得的质子半径，也只有0.833飞米。”

“而通过散射实验得到的质子半径，却始终停留在0.8768飞米左右。”

“也就是说两种不同的测试方法，产生了5%的差距，这百分之五的差距，被称作‘质子半径之谜’。”

“截止到现在，为什么会有百分之五的差距，到底是怎么产生的都没有弄明白，所以就称为粒子物理上的一个新谜题。”

“怎么，你小子对这一块感兴趣？”

说到最后，陈正平笑着扭头看了一样副驾驶上的徐川，顺带看了下后视镜，准备切换车道下高速。

“的确挺感兴趣的，在普林斯顿整理完weylberry猜想的证明论文后，我看了一些这方面的论文和资料。”

“在粒子物理的标准模型中，质子并不是最基本的粒子，而是由夸克构成的。”

“如果是要准确地回答质子半径这个问题，首先要定义质子的半径。”

“由量子力学的基本原理，质子并不是一个具有确定半径的小球，而是一团物质分布想象一下氢原子的电子云。”

“根据这种基本原理，质子半径，更准确的应该称之为质子的电荷半径，指的就是这团物质电荷分布距中心的方均根距离。”

“即γe=√<γ2>e=√∫d3rγ2per/q；per是质子电荷分布密度，q为质子总电荷量。”

“根据这个数学公式，可以通过类氢原子的能谱和电子质子的散射实验来确定质子的半径。”

“而将电子换成μ子，标准模型中电子和μ子的唯一区别就是质量，所以用μ子做实验的话只需将所涉及公式中的电子质量换作μ子质量即可......”

“如果按照这种方式来进行实验和计算的话，即便是有偏差，偏差也不会大到接近百分之五的地步，所以大抵是哪里出问题了。”

驾驶位，陈正平思索了一下徐川的看法，问道：“所以你觉得是哪里出问题了？以前的实验数据，亦或者是10年的最新实验？”

“要知道这两拨人马目前正在物理界打的火热，谁也不服谁，都觉得是对方错了。”

徐川缩了缩身子，调整了一下坐姿，道：“谁对谁错我不知道，但首先可以肯定的是质子的大小不可能出现两种结果，如果有两种的话，现代物理大厦直接就塌了。”

“不过要我现在给出一个精准的答桉我做不到，或许回去后可以找点论文和资料上的数据计算一下，看看问题是否出现在计算公式或者计算上。”

“你能计算出来？”

听到徐川的话，陈正平立刻接了一句，不过又随即恍然，哑然失笑道：“差点忘了你小子现在的数学能力已经超过全世界百分之九十九点九九的数学家了。”

“如果你对这块感兴趣的话，可以先试着研究一下。”

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