清大物理系副教授刘怡维（左）及博士生高政扬（右）参与的国际研究团队，发现质子半径比目前所知小了百分之四，可能改写物理教科书，研究成果荣登顶尖期刊Nature封面。(记者侯永全／摄影)

　　七月初发行的国际顶尖期刊“自然（Nature）”，封面取材的研究，震撼全球物理学界，这项由清华大学物理学系副教授刘怡维研究团队参与的国际计划发现，质子半径比目前所知还小了约百分之四、体积小百分之十二。

　　清大校长陈力俊指出，这项发现很可能改变“量子电动力学”、动摇号称“最精确的物理常数”－“雷德堡常数”，物理教科书也可能因此改写。

　　质子、中子和电子是构成原子的三种主要粒子，质子和中子组成原子核，电子围绕着核外的轨道运行。刘怡维表示，氢原子构造简单，原子核只是一个质子、外面绕一个电子，所以也是量子物理最好的研究对象。

　　2001年刘怡维加入六个国家、十二个研究机构、卅二位科学家合作的研究团队。他们以“渺子”（带负电，比电子重两百倍的 “短命电子”，生命期只有百万分之二秒）取代原本氢原子的电子；再用这种叫“奇异氢原子”（exotic hydrogen atom）的粒子研究。刘怡维解释，渺子能比电子接近质子两百倍，更能“感觉”到质子大小。

　　过去也有很多人做过类似研究，但都不成功，可是刘维怡参加的研究团队透过特制雷射和新型的渺子束测量渺子轨道特性，进而决定质子半径，去年七月终于有了结果。

　　刘怡维说，他们测得的质子半径为零点八四一八四飞米（一飞米等于十的负十五次方，相当于一千兆分之一），误差范围为零点零零七四飞米，比以往实验的精确度提高十倍。

　　刘怡维指出，质子“变小”意味着“百年来的原子物理必须重新检讨”，可以说是“物理学产生了破洞”，最近已经引发许多顶尖物理学家研究、讨论，大家纷纷想着要怎么“把这个破洞补起来”。另外，号称最精确的物理理论－“量子电动力学”和号称最精确的物理常数、计算原子能级用的 “雷德堡常数”也可能要重新检验。

（本文转载自联合报2010.07.13）