Det problemet med størrelsen på proton er et problem for kjernefysikk . Det gjelder ladningsradiusen til protonen , som forskjellige metoder gir to inkompatible verdisett rundt 0,84 og 0,88 femtometer .
Fremhevet i 2010, løses dette problemet i 2019 med en opplevelse av interferometri Ramsey (in) som varte i 8 år med suksess iseptember 2019Av et forskerteam fra York University i Toronto, Canada, ledet av Eric Hessels (in) og hans team. Til slutt gir de to metodene (muonisk og klassisk hydrogen) kompatible resultater, men gir en numerisk verdi litt mindre enn de tidligere aksepterte verdiene.
År | Metode | Lav verdi ( fm ) | Høy verdi (fm) |
---|---|---|---|
2010 | E / p diffusjon | 0,879 ± 0,006 | |
2010 | CODATA gjennomgang | 0,877 ± 0,007 | |
2010 | Μ 2S → 2P overgang | 0,841 84 ± 0,000 67 | |
2013 | Μ 2S → 2P overgang | 0,840 87 ± 0,000 39 | |
2014 | CODATA gjennomgang | 0,875 1 ± 0,006 1 | |
2017 | Overgang e 2S → 4P | 0,833 5 ± 0,009 5 | |
2018 | Overgang e 1S → 3S | 0,877 ± 0,010 | |
2018 | CODATA gjennomgang | 0,841 4 ± 0,001 9 | |
2019 | E 2S → 2P overgang | 0,833 ± 0,010 | |
2019 | E / p diffusjon | 0,831 ± 0,012 |
I flere tiår ble ladningsradiusen til protonen ansett som kjent, to forskjellige metoder som ga konsistente resultater, en ved å måle energinivåene til hydrogenatomet og en ved elektronspredning (in) . Den data komité for naturvitenskap og teknologi (CODATA) formaliserer i 2010 verdien 0,877 ± 0,007 fm .
I 2010 kunngjorde et team av forskere ledet av tyske Randolf Pohl (of) til Paul Scherrer Institute et nytt tiltak basert på ett atom av muonic hydrogen , det vil si et eksotisk atom der elektronet av protium er erstattet av en muon . Mens de forsøkte å avgrense den allerede kjente verdien med større presisjon, publiserte forskerne i Nature et resultat som er uforenlig med de tidligere målingene. Verdien de finner, 0,841 84 ± 0,000 67 fm , er 4% lavere enn den tidligere aksepterte verdien, som i stor grad overstiger måleusikkerheten . Et nytt eksperiment utført i 2013 når 0,840 87 ± 0,000 39 fm , noe som er i tråd med de tidligere resultatene, uten å gi noen forklaring på avviket fra verdien som er anbefalt av CODATA.
I 2019 kunngjør to forskjellige lag nye verdier: 0,833 ± 0,010 fm og 0,831 ± 0,012 fm , fortsatt lave verdier.
Den radius belastning av deuteron, kjernen deuterium sammensatt av et proton og et nøytron ble målt i 2016. Som for myonet protium, en eksotisk kjerne av deuterium , hvor den elektron har blitt erstattet av en myon, en blitt anvendt for å utføre målingen . Resultatene indikerer også at deutonens radius er betydelig mindre enn verdien som er anbefalt av CODATA for denne størrelsen.
På tidspunktet for publiseringen av resultatene om deuterium i august 2016 ble inkompatibiliteten mellom målingene ikke forklart av forskerne. En utforsket vei var en feil ved estimering av Rydberg-konstanten til hydrogenatomet, men den ble målt nøyaktig i andre eksperimenter.