Ученые в замешательстве: так какой же радиус протона?!

Одна из самых распространённых частиц во Вселенной – протон – оказалась одним из главных возмутителей спокойствия в мире физики.
Ещё в 2010 году в журнале Nature были опубликованы результаты исследования, показавшие, что диаметр этой фундаментальной составляющей атомного ядра на 4% меньше, чем думали раньше.
Размеры протона можно определить лишь по взаимодействию с вращающимися вокруг него частицами. Электрон может перемещаться с одного уровня на другой, поглощая или выделяя энергию в виде фотонов света. Измеряя энергию фотонов, исходящих от возбуждённого атома водорода, физики могут определить допустимое положение орбиталей, и на основании законов квантовой физики рассчитать расстояние от них до протона.
С 1960-х годов считалось, что радиус протона равен 0,8768 фемтометра или менее одной триллионной миллиметра. В последние годы учёные с помощью ускорителя элементарных частиц бомбардировали атомы водорода мюонами. В результате эти нестабильные элементарные частицы, которые в двести раз тяжелее электронов и также имеют отрицательный заряд, вытеснили электроны, заняв их места. Из-за большей массы мюон вращается гораздо ближе к протону и более чувствителен к его диаметру. Поэтому измерения, основанные на таком взаимодействии, гораздо точнее.
В 2010 году ученые опубликовали уточнённый размер протона, равный 0,8418 фемтометра. В обычной жизни разница в 0,00000000000003 миллиметра практически неощутима, но только не в вопросах квантовой физики, где погрешность обычно не превышает долей процента. Однако физики так и не нашли точного ответа на вопрос: откуда взялась разница в 4%?
В октябре 2012 года в Италии прошёл специальный семинар, в котором приняли участие 50 экспертов по протонам со всего мира. В результате специалисты сошлись во мнении, что между электронами и мюонами существуют некоторые различия, которые находятся вне стандартных физических моделей. Именно они влияют на получаемый результат.
Учёные надеются, что разгадка тайны будет найдена в течение последующих двух-трёх лет. Возможно, что-то прояснится после экспериментов с измерением энергетических уровней в мюонных атомах гелия, которые планируется провести в ближайшие два года.