《重生2014:大國科技之巔》第117章 質子半徑之謎(求訂閱月票)(2)

作者:少一尾的九尾貓·2025-04-23

“而在12年初的時候,楓葉國約克大學的研究團隊就指出,不僅是μ子——在改進了實驗裝置後,用普通電子的蘭姆位移測得的質子半徑,也只有0.833飛米。”

“而透過散射實驗得到的質子半徑,卻始終停留在0.8768飛米左右。”

“也就是說兩種不同的測試方法,產生了5%的差距,這百分之五的差距,被稱作‘質子半徑之謎’。”

“截止到現在,為什麼會有百分之五的差距,到底是怎麼產生的都沒有弄明白,所以就稱為粒子物理上的一個新謎題。”

“怎麼,你小子對這一塊感興趣?”

說到最後,陳正平笑著扭頭看了一樣副駕駛上的徐川,順帶看了下後視鏡,準備切換車道下高速。

“的確挺感興趣的,在普林斯頓整理完Weyl-Berry猜想的證明論文後,我看了一些這方面的論文和資料。”

“在粒子物理的標準模型中,質子並不是最基本的粒子,而是由夸克構成的。”

“如果是要準確地回答質子半徑這個問題,首先要定義質子的半徑。”

“由量子力學的基本原理,質子並不是一個具有確定半徑的小球,而是一團物質分佈(想象一下氫原子的電子雲)。”

“根據這種基本原理,質子半徑,更準確的應該稱之為質子的電荷半徑,指的就是這團物質電荷分佈距中心的方均根距離。”

“即——γE=√<γ>E=√∫drγpE(r)/q;pE(r)是質子電荷分佈密度,Q為質子總電荷量。”

“根據這個數學公式,可以透過類氫原子的能譜和電子質子的散射實驗來確定質子的半徑。”

“而將電子換成μ子,標準模型中電子和μ子的唯一區別就是質量,所以用μ子做實驗的話只需將所涉及公式中的電子質量換作μ子質量即可.”

“如果按照這種方式來進行實驗和計算的話,即便是有偏差,偏差也不會大到接近百分之五的地步,所以大抵是哪裡出問題了。”

駕駛位,陳正平思索了一下徐川的看法,問道:“所以你覺得是哪裡出問題了?以前的實驗資料,亦或者是10年的最新實驗?”

“要知道這兩撥人馬目前正在物理界打的火熱,誰也不服誰,都覺得是對方錯了。”

徐川縮了縮身子,調整了一下坐姿,道:“誰對誰錯我不知道,但首先可以肯定的是質子的大小不可能出現兩種結果,如果有兩種的話,現代物理大廈直接就塌了。”

“不過要我現在給出一個精準的答案我做不到,或許回去後可以找點論文和資料上的資料計算一下,看看問題是否出現在計算公式或者計算上。”

“你能計算出來?”

聽到徐川的話,陳正平立刻接了一句,不過又隨即恍然,啞然失笑道:“差點忘了你小子現在的數學能力已經超過全世界百分之九十九點九九的數學家了。”

“如果你對這塊感興趣的話,可以先試著研究一下。”

“不過關於質子半徑方面並不是單純的數學問題,要徹底解開‘質子之謎’的話,恐怕需要用上質子加速器之類的工具。”

“南大這邊目前並沒有這方面的科研專案,也沒有質子加速器,你想做實驗的話,得去首都那邊。”

“而且首都那邊的質子加速器都不一定符合研究質子半徑的要求,最好去歐洲或米國那邊。”

“畢竟你也知道,國內在高能物理這塊的發展挺晚的,截止到今天,也就建了兩臺質子加速器而已,而且規模都不是很大。”

“當然,你可以先自己立個科研專案試試,如果你初步研究有成果的話,可以發表出來,然後再去歐洲或者米國借用他們的質子加速器做實驗。”

“反正你之前的科研資金也還沒動過,這次又解決了完整的Weyl-Berry猜想,科研資金又會提升一節,應該足夠支撐你走完一個專案了。”

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