และเพื่อนร่วมงาน ในประเทศเยอรมนีได้ทำการวัดรัศมีของโปรตอนแบบใหม่และแม่นยำอย่างยิ่ง ผลลัพธ์ที่ได้นั้นคล้ายกับการวัดเมื่อ 10 ปีก่อนโดยใช้มิวโอนิกไฮโดรเจน ผลลัพธ์ของมิวออนนั้นสร้างความประหลาดใจอย่างมากเพราะมันมีค่าน้อยกว่าข้อมูลที่เผยแพร่ก่อนหน้านี้อย่างมาก แต่ก็ยังมีความเห็นไม่ลงรอยกันในหมู่นักฟิสิกส์ว่าการวัดครั้งล่าสุดนี้ทำให้ “ปริศนารัศมีโปรตอน” เปลี่ยนไปใช้ค่า
ที่น้อยกว่า
หรือไม่ สเปกโทรสโกปีสามารถใช้ในการคำนวณรัศมีประจุของโปรตอนได้ เนื่องจากระดับพลังงานของอะตอมไฮโดรเจนแต่ละค่าสามารถแสดงในรูปของพารามิเตอร์ที่ไม่รู้จักเพียงสองพารามิเตอร์ ได้แก่ รัศมีของโปรตอนและค่าคงที่ โดยที่ค่าหลังให้ระดับพลังงานสำหรับฟิสิกส์อะตอมทั้งหมด .
ดังนั้น จึงจำเป็นต้องใช้การวัดทางสเปกโทรสโกปีเพียงสองครั้งเพื่อคำนวณรัศมี โดยปกติแล้วการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เป็นการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่รู้จักกันอย่างแม่นยำที่สุด ระหว่างระดับ 1S และ 2S และอีกระดับหนึ่ง เช่น การเปลี่ยนแปลง รัศมีของโปรตอนสามารถกำหนดได้โดยการกระเจิงอิเล็กตรอน
ออกจากแก๊สหรือไฮโดรเจนเหลว จนกระทั่งเมื่อทศวรรษที่แล้ว ผลการทดลองทั้งหมดเห็นพ้องต้องกัน ข้อตกลงดังกล่าวแสดงเป็นตัวเลขอย่างเป็นทางการที่ชัดเจนซึ่งออกโดยคณะกรรมการข้อมูลวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในปี 2014 ซึ่งเท่ากับ 0.8768 ±0.0069 10 -15 ม. โดยที่ 10 -15 ม.
เป็นเฟมโตเมตร (fm) มิวออนิกไฮโดรเจนอย่างไรก็ตาม เมื่อสี่ปีก่อน ทีมงานซึ่งรวมถึงโพห์ลได้รับค่าใหม่โดยใช้สเปกโทรสโกปีของมิวออนไฮโดรเจนซึ่งเป็นอะตอมของไฮโดรเจนที่มีมิวออนแทนอิเล็กตรอน การวัดนี้แม่นยำกว่าความพยายามครั้งก่อนและอยู่นอกแถบค่าคลาดเคลื่อนที่ 0.84184 ±0.00067 fm
ความแตกต่างดังกล่าวทำให้เกิดการคาดเดาอย่างตื่นเต้นว่าอิเล็กตรอนและมิวออนอาจมีปฏิสัมพันธ์กับโปรตอนต่างกัน อย่างไรก็ตาม จำนวนที่ต่ำกว่าได้รับการยืนยันในไฮโดรเจนธรรมดา ผ่านสเปกโทรสโกปี เช่นเดียวกับการทดลองการกระเจิงที่ดำเนินการในสหรัฐอเมริกา
เพียงเพื่อ
ทำให้ภาพซับซ้อนขึ้น นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยซอร์บอนน์และหอดูดาวปารีสในฝรั่งเศสในปี 2561 รายงานว่าได้วัดการเปลี่ยนแปลง 1S-3S และได้รับค่าที่สอดคล้องกับค่าที่เป็นทางการ การวิจัยล่าสุดโดยทีม ก็พิจารณาการเปลี่ยนแปลงนี้เช่นกัน แต่ได้ข้อสรุปที่ตรงกันข้าม ไซมอน โธมัส สมาชิกกลุ่มปารีส
ชี้ว่าการวัดค่า 1S-3S ซึ่งเหมือนกับการวัดค่าการเปลี่ยนผ่านอื่นๆ จากสถานะพื้นของไฮโดรเจน มีความซับซ้อนเนื่องจากต้องใช้รังสีอัลตราไวโอเลต แนวคิดคือการทำให้อะตอมของไฮโดรเจนดูดซับโฟตอนสองตัวที่มีความยาวคลื่น 205 นาโนเมตรพร้อมกัน แต่การสร้างความยาวคลื่นสั้นเช่นนี้เกี่ยวข้อง
กับการใช้ผลึกหรือก๊าซที่ไม่ใช่เชิงเส้น ซึ่งไม่มีประสิทธิภาพมากนัก หวีถี่โทมัสและเพื่อนร่วมงานใช้เลเซอร์คลื่นต่อเนื่องสำหรับการทดลอง ซึ่งทำให้แยกแยะความถี่กระตุ้นได้ง่ายขึ้น แต่ให้กำลังเอาต์พุตต่ำ ในทางตรงกันข้าม ทีมใช้ประโยชน์จากอุปกรณ์ที่เรียกว่าหวีความถี่ สิ่งนี้สร้างสเปกตรัมของรังสี
ที่กว้าง ซึ่งประกอบด้วยชุดของ “ฟัน” ที่แคบมากและมีระยะห่างเท่าๆ กัน ทำให้สามารถแยกความถี่ออกจากกันได้ ในขณะเดียวกัน ความกว้างของสเปกตรัมนี้นำไปสู่พัลส์ที่แคบมากชั่วคราว ซึ่งช่วยเพิ่มความเข้มของรังสีอัลตราไวโอเลตและปรับปรุงสถิติเมื่อเทียบกับเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง
ขณะที่พวกเขารายงานและเพื่อนร่วมงานที่ MPQ ได้ลดความไม่แน่นอนทางสถิติให้สูงกว่าระดับขั้นต่ำที่กำหนดโดยหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก พวกเขายังลดผลกระทบต่อระบบหลายประการ รวมถึงเสียงรบกวนที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของดอปเปลอร์ ซึ่งทำได้โดยการใช้ฮีเลียมเหลว
เพื่อทำให้
อะตอมของไฮโดรเจนเย็นลงจนเหลือไม่กี่องศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ เมื่อรวมแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดที่เป็นไปได้ทั้งหมด พวกเขาได้รับความแม่นยำดีกว่ากลุ่ม เกือบสี่เท่า ใช้ค่าที่วัดได้ใหม่ของความถี่ 1S-3S ซึ่งเป็นตัวเลขที่ประกอบด้วยตัวเลขที่มีนัยสำคัญ 14 ตัว Udem และเพื่อนร่วมงาน
ได้รวมค่าดังกล่าวเข้ากับการวัดค่าก่อนหน้านี้ที่ทำขึ้นจากการเปลี่ยนผ่าน 1S-2S ผลลัพธ์คือรัศมีโปรตอน 0.8482 ±0.0038 fm “แก้ไขได้ในที่สุด”ในอัมสเตอร์ดัม ประเทศเนเธอร์แลนด์ ได้เขียนคำบรรยายประกอบเอกสารประกอบบทความ โดยโต้แย้งว่าผลลัพธ์ล่าสุดได้ “คลี่คลาย” ปริศนารัศมีโปรตอนแล้ว
ซึ่งเขากล่าวเสริมว่า “ควรเป็นหัวข้อที่น่าสนใจสำหรับนักประวัติศาสตร์และนักสังคมวิทยาของวิทยาศาสตร์”. หัวหน้าทีมทดลอง เห็นพ้องต้องกันว่าปริศนารัศมีโปรตอนใกล้จะคลี่คลายแล้วหากเกี่ยวข้องกับการวัดทางสเปกโทรสโกปี แต่เขายืนยันว่าสถานการณ์มีความซับซ้อนมากขึ้น
เกี่ยวกับการกระเจิงของอิเล็กตรอน-โปรตอน โดยชี้ให้เห็นว่าผลลัพธ์ของการทำงานร่วมกันของเขานั้นมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานเพียงสามค่าที่เล็กกว่าการทดลองกระเจิงสมัยใหม่อื่นๆ เขาให้เหตุผลว่าจำเป็นต้องมีการทดลองที่แม่นยำกว่านี้เพื่อไขปริศนานี้ และเสริมว่าเมื่อเร็วๆ นี้ ได้อนุมัติการทดลองดังกล่าว
ในทางตรงกันข้าม สำหรับโทมัส ข้อมูล 1S-3S ยังคงต้องได้รับการชี้แจง ในขณะที่เขาคิดว่าค่าเล็กน้อยของรัศมีโปรตอนนั้น “น่าเชื่อถือกว่า” ของทั้งสอง เขากล่าวว่ามันยังไม่ชัดเจนว่า “ผลกระทบอย่างเป็นระบบแบบใดที่สามารถเปลี่ยนแปลงผลลัพธ์” ที่ได้รับจากกลุ่มของเขา เพื่อจุดประสงค์นั้น
เขาและเพื่อนร่วมงานของเขาซึ่งร่วมกับกลุ่ม MPQ กำลังดำเนินการตรวจวัดการเปลี่ยนแปลง 1S-3S ในอะตอมที่แตกต่างกันเล็กน้อย ซึ่งก็คือดิวเทอเรียม ซึ่งมีนิวตรอนและโปรตอนอยู่ในนิวเคลียส ไม่ว่าคำอธิบายจะเป็นเช่นไร เขาคิดว่าโอกาสที่จะมีฟิสิกส์ใหม่ที่กำหนดปฏิสัมพันธ์ที่แตกต่างกันสำหรับมิวออนและอิเล็กตรอนนั้นน้อยมาก เขาชี้ให้เห็นว่า “ตรงกันข้ามกับสิ่งที่คิดได้เมื่อเริ่มไขปริศนารัศมีโปรตอน”
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
