Letter 物理：プロトンの大きさ 2010年7月8日 Nature 466, 7303 doi: 10.1038/nature09250 プロトンは、見えている宇宙の主要な構成要素である。しかし、荷電半径や異常磁気モーメントなど、多くの性質はよく解明されていない。二乗平均平方根荷電半径rpは以前に、電子–プロトン散乱実験によって（よくても）2パーセントの正確度で決定された。現在の最も正確なrp値（不確定さ1パーセント）は、科学技術データ委員会（CODATA）がまとめた物理定数によって与えられている。この値は、主として原子状水素の精密分光と束縛状態量子電気力学（QED）の計算に基づいている。電子–プロトン散乱から推定されたrpの正確度は、原子状水素の束縛状態QEDの検証やリュードベリ定数（現在、最も正確に測定されている基本物理定数）の決定を制限する。rp測定の正確度を向上させるよりよい手段は、ミュオン水素（プロトンの周りを負のミュオンが周回している）によって与えられる。これは、通常の原子状水素と比較してボーア半径がずっと小さいため、プロトンの有限な大きさに関係する効果が増強される。特に、ラムシフト（2S1/2状態と2P1/2状態の間のエネルギー差）は、2パーセントもの影響を受ける。今回我々は、パルスレーザー分光を用いてミュオン・ラムシフトを測定し、49,881.88(76) GHzという値を得た。さらに、現在の微細・超微細分裂およびQED項の計算に基づいて、rp = 0.84184(67) fmであることがわかった。この値は、0.8768(69) fmというCODATAの値から5.0標準偏差ずれている。我々の結果は、リュードベリ定数を−110 kHz/c（4.9標準偏差）ずらさなければならないか、原子状水素またはミュオン水素原子のQED効果の計算が不十分であることを意味している。 Full Text PDF 目次へ戻る
