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
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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)
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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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