图片展示
搜索

近期要闻  >>>

协会通知  >>>

预约走访  >>>

  • 姓名 *

  • 电话 *

  • 单位 *

  • 岗位

  • 需求内容(项目申报/商标专利/法律支援/科研院校/人才需求) *

  • 提交预约

  • 验证码
    看不清?换一张
    取消
    确定

基础科学 | 论质子精确的电荷半径与实验测量误差的计算

浏览: 发表时间:2021-01-14 10:56:52

论质子精确的电荷半径与实验测量误差的计算

 

( 浙江大学 宁波理工学院 东灵工程技术中心 )

沙寅岳 ( shayinyue@qq.com )

(中国浙江省宁波市鄞州区横溪镇桃园新村路下9号105室,邮编:315131)

 

摘  要

里德伯常量(原子物理学中的基本物理常量之一)是基于现有质子的大小进行计算和使用的基本物理常量,然而,最近物理学家的测量结果表明,质子的电荷半径比以前认为的要小4%,如果这一结论获得进一步证实,那意味着阐释光和物质相互作用的量子力学理论本身有问题,又或许是基于现有质子大小计算和使用的里德伯常量是错误的,不论哪种情况都将需要重写基础物理理论。

本文的目的是给出质子电荷半径的精确数据,并指出实验测量误差的来源。

关键词:电子;μ介子;质子的电荷半径;里德伯常量;量子力学。

 

一、实验数据 

一直来,物理学所采用的质子的电荷半径为 0.8768飞米,误差 +/- 0.0069飞米,然而,电子一直来被认为是“无大小的”粒子,直到现在,只有二种方法已经用来测量质子的电荷半径。基于在一个质子和一个电子之间的交互作用的研究:在电子和质子之间的碰撞,或氢原子上(电子和质子构成)获得数据。

在新的实验中,科学家使用μ介子取代氢原子中的电子。μ介子是一种带负电、质量为电子207倍的基本粒子,最新实验将精确度提高了10多倍,同样地他们没有考虑“μ介子的大小”,测量出来的数据是0.8418飞米,误差 +/- 0.0007飞米。

 

二、误差分析 

科学家的实验将精确度提高了10多倍,而测量出来的质子的电荷半径比以前所采用的质子的电荷半径要小4%,这使现在的物理学面临一个困难的问题:要么阐释光和物质相互作用的量子力学理论本身有问题,要么基于现有质子大小计算和使用的里德伯常量是错误的。另外,一个重要的科学家们所没有考虑到的问题,就是现在的物理学忽略了“电子的大小”和“μ介子的大小”。

 

三、质子的电荷半径

根据我们的计算方法,通过精确的计算获得:质子的电荷半径为1.1128643531125×10^-15 / 2^(1/3) = 0.8832810224飞米,新的实验测量出来的质子的电荷半径为 0.8418飞米,μ介子的质量是电子质量的207倍,由此,采用μ介子的实验数据偏差是采用电子的实验数据偏差的 5.9154816997 倍,(0.8832810224-0.8418)/ 5.9154816997 = 0.00701228142,这正好是电子的实验数据偏差的数值。由此证明,质子电荷半径的精确数据为:0.8832810224飞米。

 

结束语

质子电荷半径的精确数据为:0.8832810224飞米,与0.8768的误差为0.0064810224飞米,小于0.0069飞米,是合理的。采用新的质子电荷半径可以提高里德伯常量的精确度,并证明量子力学是正确的。


参考文献

References: The size of the proton, Randolf Pohl, Aldo Antognini, François Nez, Fernando D. Amaro, François Biraben, João M. R. Cardoso, Daniel S. Covita, Andreas Dax, Satish Dhawan, Luis M. P. Fernandes, Adolf Giesen, Thomas Graf, Theodor W. Hänsch, Paul Indelicato, Lucile Julien, Cheng-Yang Kao, Paul Knowles, José A. M. Lopes, Eric-Olivier Le Bigot, Yi-Wei Liu, Livia Ludhova, Cristina M. B. Monteiro, Françoise Mulhauser, Tobias Nebel, Paul Rabinowitz, Joaquim M. F. dos Santos, Lukas A. Schaller, Karsten Schuhmann, Catherine Schwob, David Taqqu, João F. C. A. Veloso & Franz Kottmann, Nature, 8 July 2010.

参考文献:卢森锴,郭奕玲,沈慧君. 2006年基本物理常数国际推荐值 物理37卷2008年3期p183-191




 | 首页走进协会 | 通知公告协会动态会员风采 |

Copyright 2020 www.nbkjcx.com  宁波市科技创新协会  版权所有

地址(ADD):宁波市北海路68号带路创业园五楼    联系电话(TEL):0574-83863720   传真(FAX):0574-83863721  

你好,欢迎咨询!
在线咨询
联系方式
协会秘书处
0574-83863720
指导站专线
18067271922
上班时间
周一到周五
E-mail地址
nbkjcx@126.com
二维码
二维码
添加微信好友,详细了解产品
使用企业微信
“扫一扫”加入群聊
复制成功
添加微信好友,详细了解产品
我知道了