一個國際研究團隊的最新實驗稱,對單個質子的質量進行了最精確測量,結果其比之前實驗值更小。新研究有助於揭開宇宙中物質比反物質更多的謎團。
德國馬克斯·普朗克核物理研究所的斯文·斯特姆帶領國際團隊,在一個被抽成真空並冷卻到絕對零度(-273.15℃)的1.5升密封罐內進行了測量實驗。他們用電子束撞擊密封罐內的塑料靶標,使其釋放出質子,然後用離子阱裝置將單個質子「囚禁」在電磁場內。質子在磁場內做環形運動,通過測量加速度,可以推算出單個質子的質量。
斯特姆團隊發表在預印本網站arxiv.org上的結果,已經提交給科學技術數據委員會(CODATA)。該委員會專門負責收集基本物理學測量數據並定期出版,以供科學界參考使用,再過幾個月,最新版物理學標準數值即將修訂出版。「最新測量所用的實驗方法非常複雜,但結果真的非常精確。雖然比之前實驗測得的數值更小的原因還不清楚,但我們會認真考慮如何處理。」CODATA成員皮特·摩爾說。
每個原子至少包含一個質子,這意味著,準確測量質子的大小、電荷和質量等基本特性,有助於解決許多重要物理學問題。比如,用類似方法測量反質子的質量,可以比較質子與反質子的質量差,科學家可據此調整與「為何宇宙中物質遠超反物質」相關的實驗,為這些困擾物理界多年的難題找到答案。