化工儀器網(wǎng)手機版
移動端訪問更便捷
今日焦點 Today's Focus
查看更多+-
5月色譜儀市場需求仍舊持續(xù)上漲中，中標總金額[詳細]
最新產(chǎn)品 Latest productS
查看更多+
質(zhì)子半徑數(shù)據(jù)更新 微觀測量沒有終點
2019年11月09日 09:06:18
來源：儀器網(wǎng) 作者：宋池 點擊量：4673
氫光譜實驗的原理是氫原子的量子遷躍。當氫原子的電子從高能量軌道躍遷到低能量軌道時會釋放光子構(gòu)成氫原子的光譜，此時就可以通過光譜計算氫原子的能量級，從而計算質(zhì)子半徑。而電子散射實驗則是將電子束撞擊一個質(zhì)子，根據(jù)電子在接觸質(zhì)子后產(chǎn)生的散射情況計算質(zhì)子的半徑。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)動態(tài)】發(fā)現(xiàn)于100年前的質(zhì)子對我們來說已經(jīng)不是一個陌生的名詞。作為原子的組成物質(zhì)之一，質(zhì)子一直都是物理學前沿研究領域的重點關注對象。然而，在科學家們對質(zhì)子的結(jié)構(gòu)以及組成質(zhì)子的基本粒子——夸克都有所了解的時候，質(zhì)子的半徑依然是一個未解的謎題。
雖然目前分辨率高的顯微鏡只能分辨單個原子，但對研究者來說，無法直接觀察不代表沒有途徑研究，也不表示無法測量。正如20世紀初在顯微鏡還無法觀測原子的時候，質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)者盧瑟福通過加速后的α粒子撞擊氮原子的方式來研究原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一樣，測量質(zhì)子半徑也需要利用間接的方法。一般來說，質(zhì)子半徑的測量方法有兩種：氫光譜實驗與電子散射實驗。
氫光譜實驗的原理是氫原子的量子遷躍。當氫原子的電子從高能量軌道躍遷到低能量軌道時會釋放光子構(gòu)成氫原子的光譜，此時就可以通過光譜計算氫原子的能量級，從而計算質(zhì)子半徑。而電子散射實驗則是將電子束撞擊一個質(zhì)子，根據(jù)電子在接觸質(zhì)子后產(chǎn)生的散射情況計算質(zhì)子的半徑。
歷史上物理學家利用上述兩種方式分別測量了質(zhì)子的半徑，得到0.877飛米的近似值(1飛米=1x10^-15米)，這也成為很長一段時間內(nèi)質(zhì)子半徑的數(shù)據(jù)。然而在2010年，一項新的研究成果對這個數(shù)據(jù)提出了質(zhì)疑。在法國召開的簡單原子測量會議上，物理學家Randolf Pohl提交了他所帶領的團隊利用新方法測量到的數(shù)據(jù)。當傳統(tǒng)氫光譜實驗實驗中的氫原子被μ子氫(以帶負電的μ子代替電子的人造氫原子)取代后，質(zhì)子半徑的測量精度提高了10倍，后的測量結(jié)果是0.842±0.001飛米，比之前小了4%，數(shù)值偏差很大。而同一天Randolf Pohl團隊的互補小組利用電子散射實驗得到的結(jié)果卻仍接近傳統(tǒng)數(shù)值。兩個實驗結(jié)果的差異在科學界引起軒然大波，當時沒有任何證據(jù)可以證明其中一個數(shù)據(jù)出錯，因此質(zhì)子半徑也成為物理學的未解之謎。
近十幾年來，關于質(zhì)子半徑的測量工作一直沒有停過，嘗試解釋“質(zhì)子半徑之謎”的論文也層出不窮。而今年發(fā)表的幾項研究成果終于揭開了“質(zhì)子半徑之謎”的謎底。英國多倫多約克大學的研究團隊開發(fā)出了頻偏分離振蕩場技術，這種新技術將測量精度進一步提高，后得到0.833飛米的結(jié)果，與2010年μ子氫光譜實驗結(jié)果相似。這意味著“質(zhì)子半徑之謎”的成因可能僅僅是實驗誤差。這項研究數(shù)據(jù)于今年9月在《科學》雜質(zhì)上刊出，而兩個月后，美國科學家在新一期的《自然》雜志上也公布了他們利用新的電子散射方法測量的數(shù)據(jù)——0.831飛米，與前一項結(jié)果相吻合。
困擾了物理學家近十年的謎團終于被解開，雖然μ子與質(zhì)子之間存在未知的物理相互作用的可能性被否定，但質(zhì)子半徑的再次確定依然是一件值得高興的事情。然而對質(zhì)子半徑的研究并沒有因此止步，一些研究人員正在試圖進一步提高測量精度。就像顯微鏡對微觀世界的深入不會停止，微觀世界的測量也不會有終點。儀器在不斷發(fā)展，技術也在不斷進步，我們也許會發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的數(shù)值也存在很大的誤差，但只有不斷求索才能更接近這個世界的真理。
編輯點評：多年來，科學界在發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子后，始終想探索出質(zhì)子的半徑，但以往常用的氫光譜實驗與電子散射實驗所作出的結(jié)果在科技的進一步發(fā)展后，已經(jīng)不能讓人完全信服。近十幾年來，關于質(zhì)子半徑的測量工作也一直在持續(xù)著。近期，英國多倫多約克大學的研究團隊開發(fā)出了頻偏分離振蕩場技術，該技術有效解決了科研人員一直以來的謎題。未來，相信更多精尖技術會被研發(fā)出來，科學謎題也終將被全部解開。
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
預算超1億元 江西省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心采購477臺/套儀器設備
近日，江西省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心就“監(jiān)測能力建設(二期)項目”連續(xù)發(fā)布15個招標公告。計劃采購相色譜儀、全自動固相萃取儀等儀器設備，預...2025-06-10 15:45:19 -
生態(tài)環(huán)境部就8項監(jiān)測標準公開征意見 涵蓋多項污染物精準檢測
生態(tài)環(huán)境部就《生態(tài)環(huán)境手工監(jiān)測質(zhì)量管理技術導則》等8項國家生態(tài)環(huán)境標準公開征求意見。 標準涵蓋手工監(jiān)測質(zhì)控修訂、無人機環(huán)境遙感作業(yè)...2025-06-10 14:23:35 -
5月色譜儀市場需求仍舊持續(xù)上漲中，中標總金額從4月3400.142萬上升為4355.6806萬元。色譜儀中標數(shù)量從67套上升為85...2025-06-10 13:55:44
-
生態(tài)環(huán)境部公開征求兩項環(huán)境監(jiān)測標準意見
生態(tài)環(huán)境部近日發(fā)布《水質(zhì) 11種脂肪族二元酸酯類化合物的測定 氣相色譜-質(zhì)譜法》及《固定污染源廢氣 氯乙烯和丙烯醛的測定 氣相色譜...2025-06-10 11:48:47 -
近日，河北科技大學就“河北科技大學化工學院設備采購”項目發(fā)布公開招標公告，預算金額為341萬元。2025-06-10 09:06:30
-
近日，華中師范大學委托上海中世建設咨詢有限公司組織公開招標，采購氣相色譜儀、紅外光譜儀、流變儀、離子色譜儀等儀器，預算120萬元。2025-06-10 09:03:36
版權(quán)與免責聲明
- ①凡本網(wǎng)注明“來源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關法律責任。
- ②本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權(quán)行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負版權(quán)等法律責任。
- ③如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關權(quán)利。
