Bilim insanları, hidrojen atomunda gerçekleştirdikleri son derece hassas spektroskopi ölçümleriyle protonun boyutunu yeniden belirledi ve mevcut bilimsel verileri doğruladı.
Araştırmacılar, kriyo-soğutulmuş hidrojen atom demetinde 2S₁/₂-nS₁/₂ iki-fotonlu geçişlerini (n = 8, 9 ve 10 için) inceledi. Her geçişin frekansı yaklaşık 2.6×10⁻¹² kesirli belirsizlikle ölçüldü - bu, atom fiziğinde ulaşılabilen en yüksek hassasiyet düzeylerinden biri.
Bu ölçümler ve daha önce bilinen 1S₁/₂-2S₁/₂ geçiş frekansı birleştirilerek, protonun kök-ortalama-kare yarıçapı 0.8433(31) femtometre olarak hesaplandı. Aynı zamanda Rydberg frekansı da 3,289,841,960,252.9(9.7) kHz olarak belirlendi.
Elde edilen sonuçlar, CODATA 2022 tarafından önerilen referans değerlerle mükemmel uyum gösteriyor. Bu durum, hem deneysel tekniklerin güvenilirliğini hem de temel fizik sabitlerinin doğruluğunu teyit ediyor.
Bu araştırma, 'proton yarıçapı bulmacası' olarak bilinen ve farklı deneysel yöntemlerden elde edilen çelişkili sonuçların yarattığı tartışmaya da ışık tutuyor. Ultra hassas spektroskopi teknikleri sayesinde, atom fiziğinin temel parametreleri daha güvenilir şekilde belirlenebiliyor.