质子，它对于大多数人来说都不是一种神秘的物质，有过初中物理知识的同学都知道：质子是一种微观粒子，质子与中子构成原子核，原子核与电子又构成了原子，而原子则构成了我们日常生活中的所能见到的各种物质，提起质子之谜，可能大家会觉得很奇怪，因为从物理学家发现质子到现在已经有超过一百年的历史了，也就是说物理学家研究质子这种微观粒子也已经有一百年了，对于这样一个大家熟知的微观粒子，它身上到底有什么至今还没有解开的谜团呢?

虽然物理学家研究质子已经一百年的历史了，但质子身上还有一些至今都没有被揭开的谜团，甚至就连关于质子的一些基本数据上，物理学家还没有弄清楚，什么是质子的一些基本数据呢？例如：质子的质量、电荷、半径等等，质子的质量、电荷是很好测量的，因为质子带正电荷，所以可以根据质子在电场与磁场运动中所产生的偏转，来测量质子的质量与电荷，但是唯独在测量质子的半径上，物理学家犯了难，关于测量质子半径的问题就是物理学家所称的：质子之谜。

为何质子的半径不容易测量的呢？因为质子实在是太小了，它比最小的原子：氢原子的半径还要小6、7万倍，想要测量质子的半径，就要比在大海中捕捞一粒沙子一样困难，所以物理学家在测量质子半径方面耗费了大量的时间，有的读者会说：现在的科技手段如此发达，质子太小，不能作为无法测量质子半径的理由，是的，质子太小，并不是阻碍测量其半径的全部因素，质子除了非常小之外，它还不是最基本的粒子，也就是说质子并不是我们想象中的一种实体球，而是一种由三个夸克构成的复合粒子，测量复合粒子的难度还比测量基本粒子的难度大很多。

上面讲了很多测量质子半径所遇到的难点，下面切入正题，讲一讲物理学家究竟是如何测量质子半径的。

目前质子半径的官方结果是0.877飞米（1飞米=10⁻¹⁵米），当然，这仅仅是一个近似值，并不是精准结果，那么这个近似值是怎么测量出来的呢？

肯定不会是用尺子量，因为质子实在是太小了，想要测量质子，就一定需要使用微观的测量手段，目前测量质子半径通常采用两种方式：电子散射实验与氢光谱实验。

电子散射实验并不复杂，简单来说就是使用电子去轰击质子，因为电子的质量在远小于质子，所以电子在接触到质子后会发生散射，然后物理学家根据电子散射的情况来计算质子的半径，但是电子散射实验有两个弊端（请先忽略海森堡的测不准原理），第一个弊端就是高速运动的电子会使质子产生或多或少的位移，这会对于质子的半径测量产生影响，第二个弊端就是电子是带负点的粒子，而质子是带正电的粒子，异极相吸，大量电子与质子之间产生的吸引力也会对于结果产生影响，所以电子散射实验无法精准的测量质子半径。

氢光谱实验说起来就有一些复杂了，需要涉及到一些量子力学中量子跃迁的知识，这里化繁为简：氢原子是由一个质子和一个电子组成的，处于激发态的氢原子是不稳定的，氢原子中的电子需要释放光子，并且从高能量轨道跃迁到低能量轨道，氢原子在量子跃迁中释放的光子构成了氢原子的光谱，物理学家可以通过氢原子的光谱计算氢原子的能量级，进而计算出质子的半径，但是氢光谱实验也是有弊端的，因为电子的电荷、质量很小，所以电子与质子的距离也很远，这导致无法准确的测量质子半径。

质子的半径之谜一直困扰着物理学家们，直到2016年，物理学家发现了一种全新的测量方法，这种方法与氢光谱实验类似，但是却将质子半径数据的准确度提高了10倍。

与氢光谱实验类似的这种方法名为：μ子氢光谱实验，μ子是构成物质的一种基本粒子，质量、电荷要比电子大很多，可以视为一个超级加强版的电子，μ子氘是由一个质子与一个μ子组成的粒子，μ子氢光谱实验的优点在于：μ子的质量、电荷要比电子大很多，所以μ子与原子核的距离要更近，这会极大的提成质子半径的精准度，经过μ子氢光谱实验的测量，质子半径为0.842±0.001飞米，后来马克斯普朗克量子光学研究所、美因茨大学陆续进行了μ子氘光谱实验与μ子散射实验，质子半径进一步准确，目前为0.811飞米（2018年的初步结果，并未得到统一认可）。

质子半径一点点的在变“瘦”，这是否意味着我们能得到质子半径的精准值呢？

个人认为：测量质子半径准确值是不可能的，如果单单是因为质子太小，而且质子还是一个复合粒子，那么我们需要做的仅仅是提高科技水平和测量仪器的精准度，最后一定会得到一个准确值，但事实上，真正导致质子半径很难测量的根本因素是：微观粒子与生俱来的一种特殊性质：波粒二象性。

波粒二象性，也就意味着质子不单单是一种粒子，还是一种波，它是一种粒子与波的矛盾结合体，想要测量粒子半径是很容易的，但波是没有半径的，所以在测量过程中质子的波动性对于质子粒子半径测量结果的影响是存在的，甚至是很大的影响了对于质子半径的测量，也正是因为微观粒子的波粒二象性，导致测量质子的半径是很困难的，虽然越来越先进的测量手段可以无限削弱质子波动性对于测量结果所产生的影响，但也只能做到的是削弱影响，因为微观粒子的波粒二象性是固有属性，所以测量方式无法根本性的消除波动性带来的干扰，这才导致了测量质子半径准确值是不可能的。