质子到底有多大？这事科学家吵了15年。最近终于有眉目了。 提到质子，科学家很早就开始测量它们的大小，用的是氢原子里天然存在的电子。通过观察电子在不同能级之间的跳跃，可以反推出质子的电荷半径。 几十年下来，大家测出了一个公认的数字：0.876飞米。 1飞米等于1米的一千万亿分之一，比头发丝小了将近一亿倍。这个数字被写进教科书，成了标准答案。 然后到了2010年，事情出了岔子。 德国马克斯·普朗克研究所的科学家，换了一种更精准的方法：把氢原子里的电子，替换成了muon（缪子）。缪子是电子的"亲戚"，质量是电子的200倍，轨道更靠近质子，测量灵敏度高出一千万倍。 结果他们测出来的数字是0.841飞米——比教科书上的标准答案小了一截，偏差多达五个标准差。 五个标准差是什么概念？绝对不可能是巧合。 于是物理学界分成了两派—— 一派说：质子本来就是小的，之前几十年用电子测出来的数字，都是错的。那些老实验精度不够。 另一派说：不对，用了一百多年的测量方法，不可能集体出错。缪子实验才是有问题的，或者至少，缪子和电子之间存在某种我们还不理解的差异。 后一种可能，让人更兴奋。 因为按照现有理论，缪子和电子除了质量不同，其他性质应该完全一样。如果同一个质子，用缪子量出来的大小和用电子量出来的就是不同，那说明现有理论有漏洞，甚至可能存在一种从未发现过的新粒子或新力。 此后十几年，各个团队前赴后继地做实验，结果却互相矛盾，谁都说服不了谁。 直到最近，两篇论文同时发表在Nature和Physical Review Letters上。 两组团队用的方法不同，但结论一致：质子半径约为0.84飞米，和缪子那个离谱的测量值吻合。 而且其中一组的测量精度，已经精确到万亿分之零点七。 在这个精度下，粒子物理的标准模型依然完美成立，没有发现任何新力或新粒子的踪迹。 也就是说，质子确实是小的。老实验的精度，确实不够。 参与研究的科学家坦言，这对寻找新物理的人来说是个遗憾。但从另一个角度看，能在如此极端的精度下验证现有理论，本身就是一件了不起的事。 加州大学伯克利分校的研究者Lothar Maisenbacher说：我们认为，这是终结质子半径之谜的最后一颗钉子。 15年的争论，终于可以画上句号了。#分子和原子 #宇宙的奥秘 #科学的力量 #原子与分子物理