دقیق‌ترین اندازه‌گیری که تاکنون بر جرم پروتون انجام شده، نشان می‌دهد که این ذره اندکی سبک‌تر از مقدار پذیرفته‌شده کنونی است. اگرچه این تفاوت کمتر از یک در ۱۰ میلیارد است، ولی معناداری آماری ۳σ دارد.

این اندازه‌گیری توسط اسون استرم (Sven Sturm) از موسسه فیزیک ذرات ماکس پلانک و همکارانش انجام شده است. آن‌ها بسامد سیکلترونی پروتون را با اتم کربن-۱۲ یونیزه مقایسه کرده‌اند. میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی ذرات را درون «دام پنینگ» نگه می‌دارند. این میدان‌ها باعث می‌شوند تا ذرات باردار روی یک مدار دایروی حرکت کنند که با بسامد سیکلترونی تعریف می‌شود و به بار الکتریکی و جرم ذره مرتبط است. مقایسه بسامدهای پروتون و کربن-۱۲ جرم پروتون را در واحد جرم اتمی به دست می‌دهد؛ جرمی که با جرم اتم کربن-۱۲ تعریف می‌شود.

سه برابر دقیق‌تر

این گروه در مقاله‌‌ای که بر روی arxiv منتشر کرده، جرم پروتون را (۲۹)(۱۵)۱.۰۰۷۲۷۶۴۶۶۵۸۳ واحد جرم اتمی اعلام کرده؛ اولین پرانتز عدم‌قطعیت آماری و دومین پرانتز عدم‌قطعیت سیستماتیک است. این نتیجه سه برابر دقیق‌تر از مقدار پذیرفته‌شده فعلی است که توسط CODATA منتشر شده.

اندازه‌گیری بسیار دقیق جرم پروتون می‌تواند به حل چندین مسئله مهم در فیزیک کمک کند؛ مانند «معمای شعاع پروتون»: چرا شعاع پروتون کمتر از مقدار موردانتظار است؟ به علاوه، دانستن جرم پروتون (و پادپروتون) با دقت زیاد کمک می‌کند تا بفهمیم چرا در کیهان، ماده بسیار بیشتر از پادماده است؟

نویسنده: همیش جانسون.

منبع: Is the proton lighter than we thought

مرجع: High-precision measurement of the proton's atomic mass