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Volume 31: Pages 140-146, 2018
Calculation of proton radius to be measured in the Project MUSE
Wladimir Guglinskia)
Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais - UMFG, Av. Presidente Antonio Carlos, 6627, Pampulha, Belo Horizonte-MG, CEP 31270-901, Brazil
According to the Standard Model (SM), the proton must be unshrinkable, and the two different values 0.8758 and 0.8770 fm (respectively, measured using the atomic hydrogen method and proton-electron scattering) must be related to a unique average value of 0.8860.01 fm, with discrepancies due to errors that are inherent in each of the two methods. However, as shown here, there are strong reasons for assuming that the two values 0.8758 and 0.8770 fm actually come from two different physical mechanisms that are responsible for proton radius shrinkage. In the hydrogen atom method, the cause is the electric charge of the electron; in the proton-electron scattering method, the cause is the mass of the electron. In 2010, measurements of energy levels of muonic hydrogen suggested a proton size of 0.84260.001 fm, which was confirmed by experiments in 2013. The “MUon proton Scattering Experiment” (MUSE) is an effort to expand the comparisons by determining the proton radius through muon scattering with simultaneous electron scattering measurements. Here, it is calculated that the proton radius that will be measured via muon scattering in the MUSE project (to be conducted between 2018 and 2019) will be between 0.616 and 0.722 fm.
Selon le modèle standard (SM), le proton doit être incompressible, et ensuite les deux valeurs différentes 0,8758fm et 0,8770 fm (mesurées respectivement par un procédé de diffusion de l'hydrogène atomique et proton-électron) étaient supposées être liées à une seule valeur moyenne 0,88±0,01 fm, avec l'écart dû aux erreurs inhérentes à chacune des méthodes. Cependant, comme on le voit ici, il y a de fortes raisons de penser que les deux valeurs 0,8758fm et 0,8770 fm viennent en fait de deux mécanismes différents responsables du retrait du rayon du proton: dans la méthode de l'hydrogène atomique, la cause est la charge électrique de l'électron, et dans la méthode de diffusion proton-électron, la cause est la masse de l'électron. En 2010, les mesures des niveaux d'énergie de l'hydrogène muonique ont donné à la taille du proton 0,842 fm confirmé par des expériences en 2013. “Proton muon expérience Scattering” (MUSE) est un effort pour élargir les comparaisons en déterminant le rayon du proton en diffusant avec le muon, simultanément avec la diffusion d'électrons. Ici, il est estimé que le rayon du proton à être mesuré par diffusion de muon avec le projet MUSE, entre 2018 et 2019 se situera entre 0,616 fm et 0,722 fm.
Key words: Proton Radius Shrinkage inside Atomic Nuclei; Proton Radius to be Measured in Project MUSE; Discrepancy between the Neutron Lifetime Measured in Beam and Bottle Experiments.
Received: January 17, 2018; Accepted: March 16, 2018; Published Online: March 30, 2018
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