小冰特別報導之 [質子特輯]

北辰冰

質子其實沒那麼大!4%的差距憾百年原子物理

中廣  更新日期:"2010/07/12 16:35"

組成物質基本元素之一的「質子」竟然比預期的小！突破性的發現，挑戰當前物理常數與理論的正確性，讓百年來的原子物理學出現矛盾，這項台灣學者參與的國際研究計畫，歷經十年，實驗發現質子比過去所知的還小四個百分點比，這項重大的研究突破，獲刊在國際知名期刊「自然」上，並成為封面故事。(陳奕華報導)

「質子其實沒有這麼大！」清大劉怡維副教授研究團隊所參與奇異原子國際研究計畫，投入十年研究，得出這項突破性結果，研究團隊利用精密的雷射光譜研究奇異氫原子，結果發現，質子比過去大家所預期來的小了約4%，半徑數值為0.84184飛米(十的負十五次方)，跟公認的0.8768飛米不一致，讓百年來建立的原子物理學出現了矛盾，挑戰當前被精確檢驗過的光與物質基本理論「量子動力學」的正確性，或將改變了目前最精確的基本物理常數「雷德堡常數」。

清華大學物理系副教授劉怡維說：「我們今天所做的就是利用渺子氫原子得到一個新的質子半徑，跟原來質子半徑不同，這個不相容影響會反過去影響這個最精確的理論與最精確的物理常數，所以說大家開始產生疑問，到底哪裡發生問題，是量子電動這個最精確的物理理論發生問題？是這個最精確的物理常數發生了問題了嗎？這個是接下來大家物理學家必須回答的問題。」

這項重大發現，八號登上國際知名期刊「自然」上，談到實驗的下一步，研究團隊指出，將運用不同奇異或正常簡單的原子系統進行驗證
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質子比預期小4% 百年來原子物理學面對挑戰
央廣 更新日期:"2010/07/12 16:26" 韓啟賢

台灣學者參與的一項跨國研究計畫，經過10年的投入努力，發現組成物質基本元素之一的質子，大小比預期小4個百分比左右；這個結果挑戰了目前已知最精確的物理常數，或極為成功的物理理論正確性。此外，這項突破性的研究成果，也刊登在最新一期「自然」(Nature)期刊上，並成為封面故事。

清華大學物理系副教授劉怡維的研究團隊在國科會經費支持下，10年來投入參與奇異氫原子國際研究計畫，以精密雷射光譜研究奇異氫原子(Exotic atom)，終於發現質子的大小比預期來得小，約小4個百分比。

研究團隊指出，這樣的結果讓百年來建立的原子物理學出現了矛盾與不一致；對此，科學家已經對當前的基本原子物理理論展開檢討，目前還沒有得到任何結論或解釋。相信在未來幾年內，這會是物理學中有待解決的最重要問題之一；因為這項發現挑戰了當前已被精確檢驗過的光與物質基本理論的正確性，也就是量子電動力學(QED)，或是將會改變目前最精確的基本物理常數─「雷德堡常數」。

劉怡維說：『(原音)我們今天所做的就是利用渺子氫原子得到一個新的質子半徑，跟原來質子半徑不一樣，這個不相容影響會反過去影響這個最精確的理論與最精確的物理常數，所以說大家開始產生疑問，到底哪裡發生問題，是量子電動這個最精確的物理理論發生問題嗎？是這個最精確的物理常數發生了問題了嗎？這個是接下來大家物理學家必須要回答的問題。』

這項最新的突破性研究結果，刊登在最新一期的國際知名期刊「自然」(Nature)上，並成為封面故事。
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子變小了 台灣研究登上Nature
中央社 更新日期:"2010/07/12 17:09"

（中央社記者林惠君台北12日電）清華大學物理系副教授劉怡維的研究團隊發現，組成物質的基本元素之一的質子，比原先預期小了 4個百分點；這項震撼全球物理界的突破性研究成果，登上Nature期刊封面。

行政院國家科學委員會與清華大學今天召開聯合記者會，由劉怡維帶領的研究團隊歷經10年的研究後，發現「質子其實沒有那麼大」。

研究團隊經過漫長並仔細的數據分析，比過去更精確10倍的質子的半徑數值被推導出為0.84184飛米（1飛米=0.000 000 000 000 001米），明顯與現今的公認值0.8768飛米不一致，科學家們仍在討論差異存在的可能原因。

劉怡維表示，雖然質子的大小相差只有 4個百分點，對物理的影響卻很大，以後實驗也不排除會推翻現在的發現；但他預估，現在的發現，5年內不會被打破。

他說，這項發現在物理上的意涵包括百年來的原子物理必須重新檢討，在接下來幾年裡，這會是物理學中有待解決最重要的問題之一。

至於問題出在哪裡？劉怡維說，有幾種可能，可能是「量子電動力學」錯了，也有可能是電子－質子，或渺子－質子間有未知的交互作用，不過，現在還沒有結論。

劉怡維補充，這項發現挑戰當前已被精確地檢驗過的光與物質基本理論正確性─即量子電動力學（Quantum electrodynamics，QED）；或將改變目前最精確的基本物理常數─雷德堡常數。

至於對生活上的改變？劉怡維表示，這項發現對日常生活沒有改變，不過，大學的普通物理教科書可能要改寫。

這項實驗成功結合來自 3大洲32個科學家的合作，在擁有世界最強大的渺子束源的瑞士保羅謝勒研究所進行。台灣清華大學物理系的原子分子光學（AMO）研究群劉怡維所帶領的團隊，專注於以精密量測檢驗基本物理理論的研究方向。

國際權威科學雜誌─Nature（自然）在7月8日的封面報導中，報導這項新發現。 990712(中央社記者林惠君攝)

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