未知的物理学: 质子的半径在实验中不停的改变让科学家无法解释

在2010年，物理学家发现质子大小的不一致。他们取出一个氢原子，并且以缈子(电子的表兄弟，质量较重)交换电子，然后发现在某些未知的理由下，质子的半径缩短。这个现象一直被称为质子半径之谜。

研究小组对一个重氢原子重复做实验，重氢是氢的一个同位素。然而一旦将电子换成渺子(muon)，科学家再一次观察到原子核大小的不一致。这个发现发表于科学杂志(Science)。

渺子是一个基本粒子，比电子重大约200倍。由于太重，当它放进原子时，它比电子更加靠近原子核，而且它的移动能够被用来研究在原子核里的粒子特性。

然而，令人惊讶的事实是它不应该改变原子核。电子和渺子有相同的电荷，来保持它们围绕原子核，但不会影响质子的大小。

有一些说明这个半径不一致的解释飞来飞去。一个想法是我们正看见一个未知力的证据，虽然这是非常不可能。

研究小组认为这个不一致可能不是在新的测量，而是在旧的。先前的质子测量以及使用氢光谱学的重氢子(重氢原子核)，可能无法达到相同程度的准确。

来自瑞士Paul Scherrer研究所(Paul Scherrer Institute，PSI)的共同作者Aldo Antognini在一份声明中说：「当然，它不能是重氢子有两个不同的大小，正如同质子一样。」

「如果我们假设一个带有氢光谱学的最小实验性问题，这个神秘可以非常容易地解决。」

由于这项质子大小测量的结果，造成全世界的实验室一直在为他们的测量仪器升级，以便于能有更准确的测量。还没有任何的确证这个不一致的确是由比较不准确的测量所造成，但研究小组很高兴他们的发现已经导致全球测量仪器的升级。

同样来自PSI的首席作者Randolf Pohl补充：「如果我们的测量值与先前的值一致，就不会有这个可恨的质子半径谜，但也决不会有这波全世界的行动，引导一些高度准确测量的设立。」

希望新的测量能够很快地澄清是否这是实验的突然转变，或是某些未知的物理学在起作用。