新技術精確測量質子尺寸，數值與標準模型吻合無需新物理
困擾物理學界超過十年的質子半徑之謎（Proton Radius Puzzle）終於得以解開。
質子是宇宙基本粒子之一，然而過去十多年兩種不同測量方法給出不一致質子半徑值，稱為「質子半徑之謎」，引發實驗本身存在誤差，還是需修正現有標準模型的疑問。
使用電子測量 → 得出較大質子半徑（0.876 飛米）。氫原子核僅包含 1 個質子和 1 個電子，因此測量氫原子電子能級可間接得出質子半徑。
使用渺子測量 → 得出較小質子半徑。緲子氫（Muonic hydrogen）是由 1 個質子與 1 個帶負電緲子（Muon）組成的奇異原子，緲子氫內的緲子-質子距離比氫原子內的電子-質子距離短 207 倍，因此它對質子尺寸更敏感。
近日，科羅拉多州立大學物理系副教授 Dylan Yost 領導的團隊利用高精度雷射光譜技術得到最新測量結果，將質子半徑定為約 0.84 飛米，雖然與過去較被物理學界接受的 0.876 飛米差距不大，對物質、宇宙法則來說卻意義重大。
同時，另一個德國馬克斯普朗克研究所團隊使用不同技術也得出相似值，進一步鞏固新結果可靠性。
Dylan Yost 表示，新結果與標準模型預測高度吻合，並排除「新未知力或新粒子」造成差異的可能性，早期不一致數值很可能來自測量技術限制或常數不確定性，而非新物理現象。
團隊下一步將把相同技術應用到更複雜氫同位素（如氘），持續縮小理論與實驗之間差距，探索其他元素是否符合現有物理理論。
新論文發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）。
（首圖來源：pixabay）