Чтобы измерить истинный размер протона, физики заменили электрон в атоме водорода на его тяжёлую копию — мюон, частицу того же семейства лептонов, но в 207 раз массивнее. Мюон, словно лупа с тысячекратным приближением, подходит к ядру вплотную и «ощупывает» протон с недоступной ранее точностью. Спектроскопия — анализ излучения, испускаемого атомом при переходах между энергетическими уровнями, — показала: радиус протона примерно на 4% меньше, чем давали старые опыты с обычным электроном.
Это стало вызовом для Стандартной модели — теории, описывающей элементарные частицы и их взаимодействия, — и её принципа универсальности лептонов: идеи, что все лёгкие частицы (электрон, мюон и их нейтрино) подчиняются одним законам электромагнетизма. 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 — то есть корректировки измерений с учётом выявленной ошибки — обе лупы сошлись на одном размере. Загадка испарилась, физика уцелела.
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.