核研究的突破：Muonic helium-3 揭示秘密！

核研究的突破：Muonic helium-3 揭示秘密！

美因茨约翰内斯古腾堡大学 Randolf Pohl 教授领导的研究小组在测量原子核的基本性质方面取得了重大突破。在瑞士 Paul Scherrer 研究所进行的实验中，科学家们成功地以前所未有的精度测量了 μ 氦 3 的电荷半径。该研究结果于2025年5月23日发表在著名期刊《Science》上 Uni-Mainz.de 报道 。

Myoic helium-3由两个质子和一个中子组成，与普通氦有显着不同，因为电子被μ子取代。这种 μ 子比电子重约 200 倍，可以更精确地测量核结构，因为它的大质量增加了波函数与核的重叠。最新确定的 μ 氦 3 电荷半径值为 1.97007 ± 0.00097 飞米，比之前的测量准确度提高了 15 倍。 arxiv.org 。

精确测量及其含义

确定电荷半径的研究至关重要，因为原子核的精确值对于确定自然基本常数和寻找新的物理现象至关重要。结果表明，μ 氦 3 测量值与之前在阿姆斯特丹的普通氦气上获得的结果非常吻合。氦 3 和氦 4 的电荷半径之间的差异也被精确确定，表明该方法的准确性很高。

该团队包括科学家 Sonia Bacca 教授、博士、Marc Vanderhaeghen 教授和 Franziska Hagelstein 博士，通过结合理论计算和实验数据，展示了 PRISMA+ 卓越集群中的密切合作。未来的计划包括使用新型 X 射线探测器检查从锂到氖的原子核，以获得更精确的结果。

与其他研究结果的比较

氦 3 电荷半径的新测量是在对原子核结构的积极研究的背景下进行的。激光光谱学已被证明是一种有价值的工具，不仅适用于氢，也适用于氘和其他氦同位素。这也适用于μ子氘和μ子氦-4的测量，目前正在分析其中的数据，例如 mpg.de 报道 。

氦 3 的新电荷半径的精度在基准评分中也具有重要作用，这对于核子较少的理论很重要。特别是，将这些测量结果与之前对氦 4 和其他轻核结构的研究相结合，对于进一步完善物理模型至关重要。