质子是由三个带电夸克组成的,它们被强大的核力束缚在一起。但它的边界是模糊的,就像一朵云,里面包含有三滴水珠一样。
既然‘云’的边界是模糊的,那又怎么确定直径呢?
物理学家依靠电荷密度来做到这一点,类似于云中的水分子密度,确定了水分子的密度在一个边界值之上,就可以精确的确定这朵"云"的直径了。
而质子也同样如此。
质子并不是一个球,没有绝对精准的半径,它的半径是本身携带的电荷密度降到一定能量阈值以下的边界到核心的距离。
要对这样的一个边界做测量,难度可想而知。
不过有需求就肯定有人会去解决,质子的半径在物理的发展中早早就通过数学方法被估测出过来了,而后随着时间的推移,各种高精物理设备的发展,这个数字被精确的测量了出来,最终被确定为0.879±0.011fm飞米(1飞米=10^-15米)。
当然,这只是从世界上许多不同测量值中取的“平均值”,而且已经考虑了足够的误差条件。
在2010年以前,这个数字被CODATA(国际科学技术数据委员会)采用,确定为质子的半径。
但后面,在2010年,介子光谱测量法挑战了这个数值。
在马克斯普朗克量子光学研究所的物理学家们的一次实验中,他们使用了介子氢,用一个介子取代了绕原子核旋转的电子作为实验材料。
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