物理学家新发现：质子实际上可能比人们长期认为的要小

我们的办公椅、我们呼吸的空气、夜空中的星星：它们都是由原子组成的，而原子又是由电子、质子和中子组成的。电子是带负电的；根据目前的知识，它们没有膨胀，而是呈点状。带正电的质子则不同--根据目前的测量，它们的半径是0.84飞米。

然而，直到几年前，他们还被认为是0.88飞米--这个微小的差异在专家中引起了不小的轰动。因为它并不那么容易解释。一些专家甚至认为这表明粒子物理学的标准模型是错误的，需要加以修改。"然而，我们的分析表明，新旧测量值之间的这种差异根本不存在，"波恩大学亥姆霍兹辐射与核物理研究所的Ulf Meißner教授博士解释说。“相反，旧的数值受到了系统误差的影响，到目前为止被大大低估了。”

为了确定质子的半径，人们可以在一个加速器中用电子束轰击它。当电子与质子相撞时，两者都会改变其运动方向--类似于两个台球的碰撞。在物理学中，这个过程被称为弹性散射。质子越大，这种碰撞发生得越频繁。因此，它的膨胀可以通过散射的类型和程度来计算。

电子束的速度越高，测量就越精确。然而，这也增加了电子和质子碰撞时形成新粒子的风险。Meißner解释说：”在高速度或高能量下，这种情况发生得越来越频繁，“他也是跨学科研究领域"复杂系统的数学、建模和模拟"以及"物质的构件和基本相互作用"团队的成员。“反过来，弹性散射事件也越来越稀少。因此，对于质子尺寸的测量，人们迄今只使用电子具有相对较低能量的加速器数据。”

然而，原则上，产生其他粒子的碰撞也能为了解质子的形状提供重要线索。在高电子束速度下发生的另一种现象也是如此--所谓的电子-正电子湮灭。达姆施塔特工业大学的Hans-Werner Hammer教授说：“我们已经开发了一个理论基础，用这种事件也可以计算出质子半径。这使我们能够考虑到迄今为止被遗漏的数据。”

使用这种方法，物理学家们重新分析了来自较早的以及最近的实验的读数--包括那些以前建议的0.88飞米的数值。然而，用他们的方法，研究人员得出了0.84飞米的结果；这也是基于完全不同的方法的新测量中发现的半径。

因此，质子实际上似乎比20世纪90年代和2000年代假设的要小5%左右。同时，研究人员的方法还允许对质子及其不带电的“兄弟姐妹”--中子的精细结构有新的认识。因此，它正在帮助我们更好地了解我们周围世界的结构。

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物理学家新发现：质子实际上可能比人们长期认为的要小

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