7月21日来自德国和日本的科学家团队已经记录获得一个质子的质量最精确的测量值。
科学家们使用了一种新的粒子捕捉机和探测器来测量质子的质量，并创此前的纪录精度。图片：CC/Pixabay
研究人员通过在日本的RIKEN的Ulmer基础对称实验室开发的超敏感单粒子检测器中捕获质子来实现这一壮举。
质子是原子核中的重要组成部分。因此量化其质量是粒子物理学的重要组成部分。质子的质量影响到围绕核的轨道的电子的运动。原子电子的路径决定了原子吸收和再发射的光的波长，这也影响了一个元素的光谱特征。
此外，质子质量的更准确的测量可以帮助粒子物理学家更好地了解质子和反质子之间的关系，反过来又是物质与反物质之间的关系。
研究人员使用的所谓Penning粒子捕捉机能够使用电场和磁场的组合捕获包括质子在内的单个粒子。
一旦进入Penningg粒子捕捉机，质子就会振荡。不同的颗粒振荡和频率不同，这些频率可以被测量并用于计算颗粒的质量。
为了达到记录精确的读数，科学家们用了12个原子质量单位的碳同位素作为比较对照。
研究员Sven Sturm在一篇新闻稿中说：首先我们在Penning粒子捕捉机装置的独立隔间中储存一个质子和一个碳离子，然后将两个离子中的每一个传输到中央测量室并测量其运动。
RIKEN科学家Andreas Mooser说：它允许我们在与碳离子相同的条件下测量质子，尽管它的质量下降了约12倍，而电荷少了6倍。
研究人员测量了质子的质量为1.007276466583原子质量单位，比目前公认的值更精确三倍。
图为1995~2015年测量值 ，精度达到32万亿分之一，结果将目前的CODATA文献精确值提高了3倍。图片版权：2017美国物理学会
研究人员FloraK?hler-Langes说：将来我们将在粒子捕捉机塔中存储第三个离子，通过同时测量该参考离子的运动，我们将能够消除源自磁场波动的不确定性。
原作者：Brooks Hays
编译：中子星，审校：博科园
