Rätsel um Protonenradius gelöst

Der Kern eines Wasserstoffatoms besteht aus einem einzigen Proton, dessen Radius eigentlich immer exakt gleich groß sein müsste. Doch in den vergangenen Jahrzehnten ergaben Experimente mit gewöhnlichem Wasserstoff und exotischen Wasserstoffatomen unterschiedliche Werte für den Protonenradius. Dieses Rätsel konnten Physikerinnen und Physiker nun mithilfe eines Laserexperiments lösen und zeigen, dass der Protonenradius doch immer gleich groß ist.

Die Forschenden kreuzten sehr kalte Strahlen aus gewöhnlichen Wasserstoffatomen& – die jeweils aus einem einzigen Proton und einem Elektron bestehen – mit einem Laserstrahl, um den Protonenradius zu bestimmen. Danach wiederholten sie das Experiment mit myonischen Wasserstoffatomen. Diese Variante von Wasserstoff besitzt statt eines Elektrons ein Myon – das schwerere Schwesterteilchen des Elektrons. In dem neuen Experiment ergibt sich für beide Wasserstoffvarianten derselbe Protonenradius mit einem Wert von 0,8406 Femtometern, also Billionstel Millimeter. Damit stützen die Experimente das Standardmodell mit einer hohen Genauigkeit.