Сегодня 04 сентября 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Физики решили задачу аномального размера протона — чуда не произошло

На днях вышли две работы по физике, которые с разных сторон решили задачу аномального размера протона, возникшую 15 лет назад. Современная физика элементарных частиц не допускает наличия аномалий в характеристиках частиц — точность их определения достигает 12-го знака после запятой, что не оставляет места для неопределённости. И всё же проведённые в 2010 году измерения радиуса протона не совпали с предыдущими значениями, что до сих пор оставалось загадкой.

 Полученное квантовой платформой изображение орбитали электрона вокруг протона в атоме водорода

Полученное квантовой платформой изображение орбитали электрона вокруг протона в атоме водорода

Традиционно радиус протона измеряется на примере атома водорода, который содержит один протон и один электрон. Строго говоря, протон не имеет физических размеров как некая монолитная частица. Он состоит из трёх обладающих зарядом кварков, удерживаемых вместе сильным ядерным взаимодействием и, по сути, представляет собой облако возможного расположения этих субатомных частиц в пространстве. Поэтому размеры протона принято описывать радиусом распределения плотности заряда кварков. Там, где заряд оказывается меньше определённого порогового значения, для физиков протон заканчивается.

Границы протона (распределение плотности заряда) измеряются с помощью электрона. Электрон находится рядом с протоном в электронном облаке — во всех возможных положениях, допускаемых его волновой функцией. Напомним, электрон «летал» по орбитам вокруг ядра в теориях столетней давности. Квантовая механика такого не допускает и считает, что до измерения положения электрона он одновременно находится в любом месте своего электронного облака (принцип суперпозиции). Для более точного измерения радиуса протона электрон заменяют на его более тяжёлого собрата — мюон. Мюон удерживается намного ближе к протону и тем самым позволяет уменьшить погрешность измерений.

Аномалия измерений возникла в 2010 году, когда группа учёных из Института квантовой оптики Макса Планка провела спектроскопию мюонного водорода. Мюоны в 200 раз тяжелее электронов и поэтому позволяют в десять миллионов раз точнее «прощупывать» внутреннюю структуру протона. Полученное значение радиуса — 0,841 фемтометра — оказалось меньше общепринятого до этого значения 0,876 фм, выведенного из электрон-протонного рассеяния и обычной спектроскопии. Измерение было сделано с достоверностью более 5 сигма и принято научным сообществом к рассмотрению. Последующие эксперименты 2013–2019 годов в основном подтверждали меньший размер, однако отдельные измерения в обычном водороде продолжали показывать прежнее, большее значение, что порождало споры.

В новых работах, проведённых научными командами из Калифорнии и Университета штата Колорадо, были использованы сверхточные лазерные методы в вакуумных камерах с обычными атомами водорода. Учёные контролировали движение электронов и измеряли разницу энергетических уровней, что позволило независимо определить радиус заряда протона. Одна статья в Nature, а вторая — в Physical Review Letters дали результаты, которые были в три и два раза точнее предыдущих измерений 2019 года соответственно. Комбинированный анализ подтвердил значение около 0,84 фемтометра с рекордной статистической значимостью в 5,5 сигма.

Таким образом, загадка размера протона разрешена в пользу меньшего радиуса, что полностью согласуется со Стандартной моделью и исключает необходимость в новых частицах или силах. «Мы считаем, что это последний гвоздь в гроб этой загадки», — заявил один из авторов статьи в Nature. Это не только закрывает давний спор, но и открывает путь к ещё более строгим проверкам фундаментальной физики.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про окружающая среда

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
С Gmail, Google Docs и Keep теперь можно разговаривать — Gemini научился понимать голосовые команды 47 мин.
ИИ-агент Meta во время тестов начал самовольничать — менял пароли и отправлял письма от имени пользователей 3 ч.
Nintendo анонсировала сразу две игровые презентации Nintendo Direct — обе пройдут на следующей неделе 4 ч.
Патчи для Heroes of Might & Magic: Olden Era станут выходить чаще — разработчики готовят два крупных обновления 5 ч.
AMD выпустила драйвер с поддержкой Onimusha: Way of the Sword и The Blood of Dawnwalker 6 ч.
ИИ-агенты OpenAI захватили немецкий сайт и превратили его в подпольный форум для ИИ 6 ч.
Nvidia выпустила драйвер с поддержкой DLSS 5 в NBA2K27 7 ч.
Голливуд становится вертикальным — ветераны киноиндустрии запустили платформу микросериалов для смартфонов aTwist 7 ч.
Microsoft выпустила ИИ для расшифровки речи за 10 центов в час — он работает в 10 раз быстрее аналога OpenAI 7 ч.
OpenAI выделит $1 млрд на защиту критической инфраструктуры от ИИ-атак — защищать её тоже будет ИИ 8 ч.
Дефицит и рост цен не отпугнули покупателей видеокарт — продажи выросли на 14 % 30 мин.
Представлен защищённый ноутбук Oukitel RG14-P с солнечной батареей в крышке 49 мин.
CXMT удвоит мощности по выпуску памяти, но приблизиться к Samsung и SK Hynix ей не светит 53 мин.
Из-за подорожания компонентов ноутбук за $900 теперь должен стоить $1600 3 ч.
Из-за реформы лицензирования связи в России могут исчезнуть несколько тысяч малых интернет-провайдеров 3 ч.
Equinix представила решения Fabric One и Inference Exchange для распределённого ИИ-инференса в системах NVIDIA и Together AI 4 ч.
«Украсть технологии, переманить инженеров»: у CXMT с самого начала был этот план, и она его придерживалась 5 ч.
AMD представила рабочую станцию Threadripper Halo Station — 96 ядер, 2 Тбайт ОЗУ и до четырёх Instinct MI350P 5 ч.
Huawei вытесняет Nvidia из инфраструктуры DeepSeek — новый ЦОД получит 160 000 китайских ускорителей 5 ч.
Из-за дефицита памяти Google поставит DDR4 из списанных серверов в новые серверы 6 ч.