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科技日报记者 刘霞

据物理学家组织网5日报道，英国研究人员对质子半径进行了精确测量：0.833飞米，朝着解决过去10年困扰物理学家的质子半径之谜迈出了关键一步。解决这一谜团对理解物理定律意义重大，比如描述光和物质如何相互作用的量子电动力学理论。

科学家们原以为他们知道质子的大小，但2010年，一组物理学家测量到质子半径比预期小4%，这让他们困惑不已。至此，他们就一直在努力解决这两个质子半径值不一样的难题，这也是当今基础物理学界一个重要的未解之谜。

现在，最新研究测得的质子半径为0.833飞米，不到万亿分之一毫米，比2010年前普遍认为的半径值约小5%。在最新研究中，约克大学科学学院的研究人员提出了一种基于电子的新测量方法，来测量质子的正电荷延伸了多远，并证实了2010年的发现，即质子比之前认为的要小。

研究负责人、物理与天文学系的埃里克·海瑟尔斯教授说：“确定质子大小所需的精确度使这成为我们实验室尝试过的最困难的测量。经过八年研究，我们终于做到了。”

此前测量质子半径使用普通的氢，2010年科学家首次使用μ介子氢来确定质子大小。当时，他们研究了一种奇特的原子——其中电子被一个μ介子（电子较重的“表亲”）取代。2017年，科学家使用氢气测得的结果与2010年测得的结果一致；而2018年一项同样使用氢气的实验获得的结果则与2010年前的数值相当。

在最新研究中，约克团队利用自己开发的频偏分离振荡场（FOSOF）技术进行了高精度测量。他们在测量中使用了一束快速氢原子束（由质子通过分子氢气靶产生），新方法使他们能够对质子半径进行基于μ介子的测量，与2010年的测量结果相当。

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