| 15 ноября 2019 | Новости науки и техники

Новые измерения радиуса протона подтвердили результаты предыдущих измерений и стали ключом к разгадке тайны 10-летней давности

Измерение размера протона


Новые высокоточные измерения размеров протона показали достоверность результатов, полученных немногим ранее в этом году, и указывают на то, что загадка 10-летней давности, связанная с этой величиной, может иметь достоверное решение. Протон, возможно, самая важная частица в окружающем нас мире, он является одним из трех компонентов атомов, которые определяют различия и характеристики всех химических элементов. Расхождение между теоретическими и практическими данными измерений того, что называют радиусом заряда протона, стали одной из фундаментальных загадок последнего времени. Поиски решения этой загадки велись в течение прошедшего десятилетия, и сейчас, когда стали появляться новые методы, обеспечивающие повышенную точность измерений, эти поиски приближаются к своему логическому завершению.

Измерения радиуса протона производилось при помощи значения так называемого радиуса заряда, величины, определяющей распределение электрического заряда в пределах частицы. В 2010 году ученые измерили этот радиус при помощи так называемого лямбда-смещения, различия между двумя энергетическими состояниями атома, состоящего всего из одного протона и одного электрона. Полученные тогда результаты указали на то, что радиус заряда протона равен 0.877 фемтометра.

Позже ученые опровергли результаты, полученные в 2010 году, выполнив измерение лямбда-смещения при помощи атома, состоящего из протона и мюона, более тяжелого и редкого "родственника" электрона. Мюон в таком атоме располагается намного ближе к протону, что делает такой метод измерения лямбда-смещения более высокоточным. И полученные при помощи нового метода результаты дали ученым в руки новое значение радиуса протона в 0.842 фемтометра. Эта величина столь существенно ниже первоначально полученного (и теоретического) значения, что данный факт поставил в тупик множество ученых.

Ранее в этом году Йоркского университета сделали новое измерение радиуса протона, которое позволило определить эту величину с высокой точностью путем комбинации двух методов, использующих как обычные атомы из протона и электрона, так и атомы из протона и мюона. Полученное ими значение равно 0.833 фемтометра, и это стало еще одной причиной считать результаты 2010 года недостоверными.

Экспериментальная установка


А не так давно, международная команда ученых из Соединенных Штатов, Украины, России и Армении, работающая в рамках программы PRad в Национальной лаборатории имени Джефферсона в Вирджинии, произвела измерения радиуса протона при помощи совершенно нового метода, основанного на рассеивании протонов и электронов.

Эксперимент заключается в то, что луч электронов ударяет по облаку газообразного водорода, охлажденного до криогенной температуры. Рабочая область окружена массой датчиков, которые измеряют длину еще не рассеянного в водороде электронного луча, углы отклонения, энергию рассеиваемых электронов и множество других параметров. При этом, ученые использовали целый ряд инновационных решений, которые позволили во много раз увеличить точность производимых измерений по сравнению с другими проведенными ранее подобными экспериментами. И все это позволило им получить свое значение радиуса протона, которое составило 0.831 и которое приблизительно совпадает со значением, полученными учеными из Йоркского университета в этом году.

Подтверждение нового значения радиуса протона, по мнению некоторых ученых, уже ставит жирную точку и закрывает загадку, появившуюся на свет в 2010 году. Ученые считают, что измерения 2010 года просто дали недостоверный результат из-за какой-то математической ошибки или из-за влияния какого-то неучтенного фактора в ходе проведения эксперимента.

Однако, есть и другая часть ученых, считающих, что говорить о решении загадки еще преждевременно. Перед этим необходимо, как минимум, найти причину получения недостоверных данных в 2010 и убедиться в достоверности последних экспериментов. А последнее можно будет сделать, только проведя новые измерения радиуса протона при помощи атома из протона и мюона g-2, которые дадут еще более точные результаты и которые уже планируются в настоящее время.




Ключевые слова:
Измерение, Радиус, Протон, Точность, Эксперимент, Атом, Электрон, Мюон, Лямбда, Смещение, Рассеивание

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Новые высокоточные измерения радиуса протона позволили решить научную загад ...
  • Ученые рассчитали значение давления внутри протона, которое оказалось выше ...
  • "Подмена" электрона мюоном позволила ученым более точно измерить размер п ...
  • Ученым удалось произвести прямые высокоточные измерения магнитного момента ...
  • Ученые обнаружили удивительный факт - диаметр протона меньше, чем считалось ...




  • 17 ноября 2019 02:53
    #1 Написал: ahedron

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1
    Размеры протона разные, потому что он сам похож на сфероид: одна из осей меньше двух других.
    Конечно, это чисто моё imho, а почему бы и не предположить такое.
        
    19 ноября 2019 03:24
    #2 Написал: gen_sec

    Публикаций: 0
    Комментариев: 291
    ahedron,
    интиресная мысль, жаль я не физик, но здается мне что там вобще не факт что форма скругленная, какой то по типу обьемный шестигранник-многогранник мне представляется более вероятным, если судить по всем трем результатам замеров. народ, кто там радиус протона мерял, что скажете?)))
        
    21 ноября 2019 11:28
    #3 Написал: gen_sec

    Публикаций: 0
    Комментариев: 291
    *сдается мне
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.