科學家們準確測量了氦原子核半徑，準確數字對科學家們來說很重要

瑞士保羅謝勒研究所和麻省理工學院科學家們測量了氦原子核的半徑，其精度是以往任何時候的五倍，藉助新的準確值，很多基本的物理理論可以得到檢驗。氦是宇宙中第二豐富的元素，僅次於氫。在大爆炸後最初幾分鐘內形成的原子核中，大約四分之一是氦核，氦核由四個組成部分組成，分別是兩個質子和兩個中子。對於基礎物理學來說，瞭解氦原子核的性質，以及瞭解比氦重的其他原子核的過程，是非常重要的。

在本次實驗中，科學家們不是用普通原子，而是μ介子取代電子，它們兩個很相似，但μ介子大約重200倍，μ介子與原子核結合環繞原子核的軌道窄得多。另外與電子相比，μ介子更容易留在原子核中。因此，利用μ介子氦，科學家們可以得出原子核結構的數據，並測量其性質。

μ介子是用粒子加速器製造的，PSI的低能量裝置可以產生μ介子，這些低能粒子很慢。在實驗中，科學家們需要將μ介子拋出其軌道並取代它，而μ介子會直接穿過這個裝置。PSI系統比世界上所有其他類似系統提供更多的低能μ介子。這就是爲什麼μ介子氦原子實驗只能在這裡進行的原因。

μ介子會擊中並穿過一個充滿氦氣的小型模塊，如果條件合適，就產生了μ介子氦，這時候μ介子處於一種能量狀態，它會停留在原子核中。然後科學家們會操作激光系統向氦發射激光脈衝，如果激光具有正確的頻率，它就會激發μ介子並將其推進到更高的能量狀態，在這種狀態下，μ介子的路徑會在原子核之外。當它從這個狀態下降到基態時，科學家們會發射X射線，探測器會記錄這些X射線信號。

在實驗中，改變激光頻率直到大量的X射線信號被記錄，這就是記錄μ介子和氦原子的共振頻率，這是實驗的一個關鍵。最後根據理論，測得的能量差就可以確定原子核的大小，然後利用理論方程，可以根據測得的共振確定半徑。

現在已經確定氦原子核的平均電荷半徑是1.67824飛米。