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PRad合作小组在托马斯·杰斐逊国家加速器实验室中获取了关于质子半径的最新测量值。
在宇宙中，所有可见的物质都是基于一片由三个夸克组成的云而构建的。三个夸克被强大的力能（force energy）捆绑在一起，而无处不在的质子则位于每个原子的中心。一方面，无数研究和实验都以质子为对象，希望揭示它的奥秘。另一方面，根据均方根电荷半径来测量夸克云尺寸的实验却产生了一个意想不到的结果，这让原子物理学家和核物理学家们忙得不可开交，以求重新审视质子的这个基本量。
据美国“物理学网”11月6日消息称，一个名为“PRad”的合作小组在《自然》杂志上发文宣布，他们在美国能源部下属的托马斯·杰斐逊国家加速器实验室（Thomas Jefferson National Accelerator Facility）中获取了质子半径的新数值。他们是半个世纪以来首个利用电子散逸效应新方法完成质子大小测量的团队。这也是电子散逸实验中最精确的测量结果之一——质子半径的最新值为0.831飞米（fm），小于此前的测量值0.88飞米。此外，最新值与最近的介子原子光谱测量结果相吻合。
该实验项目的发言人、美国北卡州立农业技术大学（North Carolina A&T State University）教授Ashot Gasparian介绍道：“多年艰苦的合作研究，终于获得了一个好结果，这将非常有助于解决质子半径之谜。对此，我们深感欣慰。”
目前，研究人员正计划将这一结果与新的质子半径光谱测定值以及全世界正在进行的电子、介子散逸测量值进行比较。当物理学家们首次接触到质子半径之谜时，他们提出了一种有关全新自然力的猜想，而这一结果为解开这一谜团提供了新的线索。
该项目的联合发言人、美国密西西比州立大学（Mississippi State University）教授Dipangkar Dutta回忆道：“2010年，当质子半径的谜题刚出现时，物理学圈希望我们能发现第五种自然力——这种自然力对于电子和介子分别有不同的作用。然而，PRad的实验结果似乎关上了这种可能性的大门。”他们的下一步计划是，运用这种新的实验方法推进该领域的相关研究，从而在精确测量氘原子核半径等方面取得突破。
科界原创
编译：朱明逸
审稿：阿淼
责编：雷鑫宇
期刊来源： 《自然》
期刊编号： 0028-0836
原文链接：
https://phys.org/news/2019-11-yields-smaller-proton-radius.html
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