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Physikalische Gesellschaft Zürich
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Prof. Dr. A. Antognini

Die Grösse des Protons aus Laserspektroskopie an einem exotischen Wasserstoffatom

Donnerstag 1. März 2012, um 19:30 Uhr
ETH Hauptgebäude Hörsaal HG F5, Rämistrasse 101

/events/ss12/event.20120301/protonenradius_150.jpg
Teil der Laseranlage, die für das Experiment zur Bestimmung des Protonenradius benötigt wird. Hier werden unsichtbare infrarote Laserpulse in grünes Laserlicht umgewandelt (Quelle: www.psi.ch/media/proton-kleiner-als-gedacht)

Das Proton hat eine endliche Grösse, denn es ist ein Verbundsystem aus Quarks und Gluonen.

Der Ladungsradius Rp des Protons wurde bisher nur mit einer geringen Genauigkeit von etwa 1% aus Elektron-Proton Streuung und Präzisions-Spektroskopie in Wasserstoff bestimmt. Wir haben vor kurzem Rp mittels Laserspektroskopie des exotischen "myonischen Wasserstoff" Atoms bestimmt.

Hier umkreist das Myon, der 200-mal schwerere Cousin des Elektrons, das Proton mit einem 200-mal kleineren Bohr-Radius. Dies erhöht die Empfindlichkeit der myonischen Energieniveaus auf die endliche Grösse des Protons enorm.

Unser neuer Wert Rp = 0.84184(67) fm ist zehn Mal genauer als der allgemein akzeptierte CODATA-Wert, aber er unterscheidet sich durch 7 Standard-Abweichungen davon. Eine lebhafte Diskussion über diese Diskrepanz hat begonnen, die verschiedene Felder der Physik umfasst, wie QED für gebundene Zustände, Protonenstruktur, die Bestimmung der Rydberg-Konstante und sogar "neue Physik".


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