Почему протон «похудел» и снова поправился экспресс
Чтобы узнать истинный размер протона, физики заменили электрон в атоме водорода на его тяжёлую копию — мюон. Мюон, словно лупа с тысячекратным приближением, подходит к ядру вплотную и «ощупывает» протон с недоступной ранее точностью. Спектральный анализ показал: протон примерно на 4% компактнее, чем давали старые опыты с обычным электроном.
Это стало вызовом для Стандартной модели и её принципа универсальности лептонов — идеи, что все лёгкие частицы подчиняются одним законам электричества. Казалось, две разные лупы рисуют противоречивые картины одного объекта.
Однако перепроверка старых данных вскрыла сбой. Оказалось, что в электронной «лупе» была незамеченная погрешность: она слегка искажала изображение. После юстировки обе лупы сошлись на одном размере. Загадка испарилась, физика уцелела.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2604.15546
Pohl et al. measured the energy difference between the 2P and 2S states of muonic hydrogen and used it to determine a precise value of the proton radius. The result disagreed significantly from values extracted from electronic hydrogen and elastic electron-proton scattering. This discrepancy was exciting because it indicated a breakdown of Coulomb's law. In more technical terms, the discrepancy indicated that a fundamental property of the Standard Model, known as lepton universality, could be violated. This chapter explains the origins, meaning and significance of the puzzle. A resolution, based on very recent experiments, is stated. The proton radius puzzle is no more.
Мюон распадается за 2 микросекунды. Свет за это время проходит лишь 600 метров. Но и этого хватает, чтобы мюонный водород выдал самый точный размер протона в истории.