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    第一百一十六章:質子半徑之謎(求訂閱月票)(2 / 3)

    副駕駛中,徐川朝著導師問道。

    陳正平扭頭看了眼徐川,好奇的問道“你怎么突然對這個感興趣了。”

    “哦,之前在普林斯頓開交流會的時候,去那邊蹭了幾堂數學課和物理課,課程上有教授聊到的這方面的東西。”

    徐川先簡單的解釋了一下來源,接著道“后面我去查閱了一下這方面的資料,發現目前的物理界好像并沒有一種方法能精確的得到原子中質子的精準半徑的樣子。”

    “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08768飛米左右。”

    “但后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0833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后,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08768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μ子替代了電子。”

    “μ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,相比于電子,通過μ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084184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,但此后,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μ子在改進了實驗設備后,用普通電子的蘭姆位移測得的質子半徑,也只有0833飛米。”

    “而通過散射實驗得到的質子半徑,卻始終停留在08768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,為什么會有百分之五的差距,到底是怎么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。”

    “怎么,你小子對這一塊感興趣”

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

    “的確挺感興趣的,在普林斯頓整理完eyberry猜想的證明論文后,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,質子并不是最基本的粒子,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,質子并不是一個具有確定半徑的小球,而是一團物質分布想象一下氫原子的電子云。”

    “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布距中心的方均根距離。”

    “即γeaatγ2aaed3rγ2erq;er是質子電荷分布密度,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μ子,標準模型中電子和μ子的唯一區別就是質量,所以用μ子做實驗的話只需將所涉及公式中的電子質量換作μ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,所以大抵是哪里出問題了。”

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