閱讀排名更多

企業(yè)直播更多

推薦展會更多

質(zhì)子半徑數(shù)據(jù)更新微觀測量沒有終點

2019-11-08 10:57:35來源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：質(zhì)子閱讀量：3024

導(dǎo)讀：發(fā)現(xiàn)于100年前的質(zhì)子對我們來說已經(jīng)不是一個陌生的名詞。作為原子的組成物質(zhì)之一，質(zhì)子一直都是物理學(xué)前沿研究領(lǐng)域的重點關(guān)注對象。然而，在科學(xué)家們對質(zhì)子的結(jié)構(gòu)與組成質(zhì)子的基本粒子——夸克都有所了解的時候，質(zhì)子的半徑依然是一個未解的謎題。

　　【儀器網(wǎng) 時事聚焦】發(fā)現(xiàn)于100年前的質(zhì)子對我們來說已經(jīng)不是一個陌生的名詞。作為原子的組成物質(zhì)之一，質(zhì)子一直都是物理學(xué)前沿研究領(lǐng)域的重點關(guān)注對象。然而，在科學(xué)家們對質(zhì)子的結(jié)構(gòu)以及組成質(zhì)子的基本粒子——夸克都有所了解的時候，質(zhì)子的半徑依然是一個未解的謎題。

　　雖然目前分辨率高的顯微鏡只能分辨單個原子，但對研究者來說，無法直接觀察不代表沒有途徑研究，也不表示無法測量。正如20世紀(jì)初在顯微鏡還無法觀測原子的時候，質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)者盧瑟福通過加速后的α粒子撞擊氮原子的方式來研究原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一樣，測量質(zhì)子半徑也需要利用間接的方法。一般來說，質(zhì)子半徑的測量方法有兩種：氫光譜實驗與電子散射實驗。

　　氫光譜實驗的原理是氫原子的量子遷躍。當(dāng)氫原子的電子從高能量軌道躍遷到低能量軌道時會釋放光子構(gòu)成氫原子的光譜，此時就可以通過光譜計算氫原子的能量級，從而計算質(zhì)子半徑。而電子散射實驗則是將電子束撞擊一個質(zhì)子，根據(jù)電子在接觸質(zhì)子后產(chǎn)生的散射情況計算質(zhì)子的半徑。

　　歷史上物理學(xué)家利用上述兩種方式分別測量了質(zhì)子的半徑，得到0.877飛米的近似值(1飛米=1x10^-15米)，這也成為很長一段時間內(nèi)質(zhì)子半徑的官方數(shù)據(jù)。然而在2010年，一項新的研究成果對這個數(shù)據(jù)提出了質(zhì)疑。在法國召開的簡單原子測量會議上，物理學(xué)家Randolf Pohl提交了他所帶領(lǐng)的團(tuán)隊利用新方法測量到的數(shù)據(jù)。當(dāng)傳統(tǒng)氫光譜實驗實驗中的氫原子被μ子氫(以帶負(fù)電的μ子代替電子的人造氫原子)取代后，質(zhì)子半徑的測量精度提高了10倍，后的測量結(jié)果是0.842±0.001飛米，比之前小了4%，數(shù)值偏差很大。而同一天Randolf Pohl團(tuán)隊的互補(bǔ)小組利用電子散射實驗得到的結(jié)果卻仍接近傳統(tǒng)數(shù)值。兩個實驗結(jié)果的差異在科學(xué)界引起軒然大波，當(dāng)時沒有任何證據(jù)可以證明其中一個數(shù)據(jù)出錯，因此質(zhì)子半徑也成為物理學(xué)的未解之謎。

　　近十幾年來，關(guān)于質(zhì)子半徑的測量工作一直沒有停過，嘗試解釋“質(zhì)子半徑之謎”的論文也層出不窮。而今年發(fā)表的幾項研究成果終于揭開了“質(zhì)子半徑之謎”的謎底。英國多倫多約克大學(xué)的研究團(tuán)隊開發(fā)出了頻偏分離振蕩場技術(shù)，這種新技術(shù)將測量精度進(jìn)一步提高，后得到0.833飛米的結(jié)果，與2010年μ子氫光譜實驗結(jié)果相似。這意味著“質(zhì)子半徑之謎”的成因可能僅僅是實驗誤差。這項研究數(shù)據(jù)于今年9月在《科學(xué)》雜質(zhì)上刊出，而兩個月后，美國科學(xué)家在新一期的《自然》雜志上也公布了他們利用新的電子散射方法測量的數(shù)據(jù)——0.831飛米，與前一項結(jié)果相吻合。

　　困擾了物理學(xué)家近十年的謎團(tuán)終于被解開，雖然μ子與質(zhì)子之間存在未知的物理相互作用的可能性被否定，但質(zhì)子半徑的再次確定依然是一件值得高興的事情。然而對質(zhì)子半徑的研究并沒有因此止步，一些研究人員正在試圖進(jìn)一步提高測量精度。就像顯微鏡對微觀世界的深入不會停止，微觀世界的測量也不會有終點。儀器在不斷發(fā)展，技術(shù)也在不斷進(jìn)步，我們也許會發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的數(shù)值也存在很大的誤差，但只有不斷求索才能更接近這個世界的真理。

上一篇：新型制冷技術(shù)被發(fā)掘能源損耗或?qū)⒔档?/a>

下一篇：又快又準(zhǔn)又放心人工智能助推市場監(jiān)管迎升級！

版權(quán)與免責(zé)聲明：1.凡本網(wǎng)注明“來源：儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-興旺寶合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。 2.本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來源（非儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點或和對其真實性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。 3.如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。

全部評論

昵稱驗證碼匿名

文明上網(wǎng)，理性發(fā)言。（您還可以輸入200個字符)

表情

所有評論僅代表網(wǎng)友意見，與本站立場無關(guān)

相關(guān)新聞更多

MGD磁導(dǎo)向鉆井技術(shù)：通過多種測量儀器實現(xiàn)地下“厘米級”導(dǎo)航
MGD磁導(dǎo)向鉆井技術(shù)通過多種測量儀器可實現(xiàn)對相鄰井眼空間位置的“厘米級”高精度導(dǎo)航。是石油開采作業(yè)的必備技術(shù)利器，是我國長期采用的關(guān)鍵核心技術(shù)。

2024-04-08 15:12:48

744
五部委發(fā)布指導(dǎo)意見：培育100家測量儀器設(shè)備品牌企業(yè)
市場監(jiān)管總局、科技部、工業(yè)和信息化部、國資委、知識產(chǎn)權(quán)局等五部委發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)國家現(xiàn)代先進(jìn)測量體系建設(shè)的指導(dǎo)意見》。

2022-02-23 15:16:35

2538
2020年第一批國家標(biāo)準(zhǔn)樣品研復(fù)制計劃啟動
日前，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會決定下達(dá)2020年度第一批國家標(biāo)準(zhǔn)樣品研復(fù)制計劃項目。本批項目共58項，其中研制項目56項、復(fù)制項目2項，涉及多種分析檢測標(biāo)準(zhǔn)樣品。

2020-08-13 13:42:43

3417
完善甲醇汽車排放控制污染物測量方標(biāo)準(zhǔn)將行
為此，近日生態(tài)環(huán)境部印發(fā)了《甲醇汽車非常規(guī)污染物排放測量方法(征求意見稿)》，制定了甲醇燃料車排放的甲醛和甲醇測量方法標(biāo)準(zhǔn)。

2020-06-28 14:28:57

2814
加強(qiáng)天然輻射監(jiān)測氡的標(biāo)準(zhǔn)測量方法修訂
目前我國針對氡的測量方法的國家標(biāo)準(zhǔn)是《環(huán)境空氣中氡的標(biāo)準(zhǔn)測量方法》（GB/T14582-1993），從實施至今已經(jīng)二十多年。隨著檢測方法與檢測儀器的進(jìn)步，原有的測定方法已經(jīng)被淘汰或者被改進(jìn)，現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)落后于技術(shù)的發(fā)展，因此，生態(tài)環(huán)境部重新修訂了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并發(fā)布了《環(huán)境空氣中氡的標(biāo)準(zhǔn)測量方法（征求意見稿）》。

2020-06-04 14:25:19

3179
精準(zhǔn)氣象預(yù)報為珠峰測量隊成功登頂保駕護(hù)航
上述這些先進(jìn)的測繪技術(shù)無疑是2020珠峰高程測量的主力軍。然而，在這場意義重大的高程測量的背后，你是否思考過，為什么測量團(tuán)隊能夠在如此惡劣的自然環(huán)境中準(zhǔn)確無誤地登頂世界高峰開展測量工作？要知道，在這片被稱之為世界第三極的地區(qū)，氣候異常寒冷且復(fù)雜多變，即使在一天之內(nèi)，也往往變化莫測，更不用說在一年四季之內(nèi)的翻云覆雨。此外，該地區(qū)大風(fēng)速可達(dá)90米/秒，風(fēng)速之大令人咋舌。

2020-05-29 11:07:06

1549