Proton Charge Radius and Precision Tests of QED
“质子半径之谜”自2010年成立以来一直没有得到解决。本文总结了目前的状态，并对即将进行的实验进行了概述。
2014-11-13 hep-ph nucl-ex nucl-th
Radii of proton emitters
Fudan University（复旦大学）；Shanghai Research Center for Theoretical Nuclear Physics, NSFC and Fudan University（国家自然科学基金委与复旦大学理论核物理上海研究中心）；Michigan State University（密歇根州立大学）
本文通过复能方法和直接时间传播研究质子共振半径，揭示了在标准静态量子力学描述中不明确的半径特性，并展示了复半径与衰变能量的非单调依赖关系及阈值处的局部增加。
2026-03-24 nucl-ex nucl-th
Nuclear deformation effects on charge radius measurements of the proton and deuteron
迄今为止，质子和氘核的电荷半径测量都假定电荷分布是均匀的。我们研究核形变对这些电荷半径测量的影响，假设质子和氘的电荷分布均匀。我们解决了相应的μ子和电子原子的能级与这种变形的核和呈现如何纯四重变形的质子和氘核影响他们的兰姆位移。计算结果表明，质子和氘核的形变导致电子测量中提取的电荷半径应小于μ子测量中假设电荷均匀分布的相应电荷半径。如果采用最新测量的质子中心值，质子将具有长轴为0.91 $\mathrm{fm}$，短轴为0.73 $\mathrm{fm}$的长扁结构。进一步改进质子和氘核的精确电荷半径测量将有助于我们确定它们的形状变形。
2019-11-03 hep-ph nucl-ex nucl-th
Proton rms-radii from low-q power expansions?
最近的一些出版物声称，质子电荷{ \em rms}-半径的电子散射数据的分析，限制到{ \em低}动量转移同意从μ子氢确定的半径，相反，半径的分析产生的完整的（e，e）数据集是$0.04fm$较大。在这里，我们说明为什么这些出版物错误地达到低半径。
2017-01-07 nucl-ex nucl-th
The RMS Charge Radius of the Proton and Zemach Moments
最近的精确测量的基础上的电形状因子的质子，Zemach矩，需要作为输入参数的测定质子均方根半径从测量的μ介子氢的兰姆位移，计算。事实证明，新的时刻给出了一个不确定性大目前所述的误差，最近的兰姆位移测量波尔等人。De Rujula的大Zemach矩的想法，以调和五个标准偏差之间的差异μ子兰姆位移测定和电子实验的结果被证明是在明显的矛盾与实验。其他的解释被触及。
2011-01-26 nucl-ex nucl-th
Weak radius of the proton
质子的弱电荷决定了它与$Z^0$玻色子的耦合。发现弱电荷的分布与电荷的分布有很大的不同。质子的弱半径$R_W= 1.545\pm 0.017$ fm比它的电荷半径$R_{ch}\approx 0.84$ fm大80%，这是由于一个非常大的π介子云的贡献。这个大的弱半径可以用违反宇称的电子散射来测量，并且可以提供对质子结构、各种辐射修正和可能的奇夸克贡献的洞察。
2018-12-13 hep-ph nucl-ex nucl-th
Lower bound on the proton charge radius from electron scattering data
由电子-质子散射中的电磁形状因子测量确定质子电荷半径需要外推到零动量转移（$Q^2=0$），这易于依赖于模型假设。我们表明，在有限的动量转移的数据可以用来建立一个严格的质子电荷半径的下限。使用现有的$ep$数据在低$Q^2$，我们得到$R_E > 0.850(1)$ fm作为质子半径的下限。这再次证实了$ep$和μ子-氢值之间的差异，同时绕过了进入$ep$数据的拟合和外推的依赖于模型的假设。
2019-03-25 hep-ph nucl-ex nucl-th
Determination of the moments of the proton charge density: is there a proton radius puzzle?
针对光谱学与散射实验给出的质子半径不一致问题，本文提出从动量空间密度测定任意大于-3阶空间矩的新方法，并用于质子电形状因子数据的全局分析。
2023-09-30 hep-ph nucl-ex nucl-th
Model Independent Extraction of the Proton Charge Radius from PRad data
质子半径之谜激发了几个新的实验，旨在提取质子电荷半径并解决这个难题。最近，Jefferson实验室的一个新的电子-质子散射实验PRad报道了质子电荷半径为$0.831\pm 0.007_\textnormal{statistical}\pm 0.012_\textnormal{systematic}$。该值通过使用质子电形状因子的有理函数模型获得。我们使用$z$（来自PRad数据的质子电荷半径的扩展）执行与模型无关的提取。我们发现，模型无关的统计误差是超过50%的统计误差相比，由PRad报告。
2021-07-20 hep-ex hep-ph nucl-ex
Evaluation of the proton charge radius from e-p scattering
针对质子半径之谜、μ介子氢测量质子电荷半径与电子氢和电子-质子散射测量质子电荷半径之间的差异，重新研究了电子散射测量质子电荷半径的提取方法。我们提供了一个推荐值的质子RMS电荷半径，$r_E = 0.879 \pm 0.011$调频，弹性电子-p散射数据的全球检查的基础上。不确定性包括贡献，以考虑不同的数据集之间的紧张关系和半径之间的不一致，使用不同的提取程序。
2015-05-11 hep-ph nucl-ex nucl-th
The proton charge radius
核子（质子和中子）是原子核的组成部分，占宇宙中可见物质的99%以上。尽管几十年来人们一直在努力研究它的内部结构，但围绕质子仍然存在许多谜团，例如它的自旋和电荷半径。质子电荷半径的精确计算不仅对理解量子色动力学（QCD）在非微扰区的工作原理至关重要，而且对原子能级的束缚态量子电动力学（QED）计算也很重要。它也对自然界中最精确测量的基本常数之一的里德伯常量产生影响。本文根据原子氢谱和电子散射测量的新实验结果，特别是电子散射测量的新实验结果，评述了质子电荷半径的最新情况。我们还介绍了有关的理论发展和背景的质子电荷半径的测定使用不同的实验技术。我们讨论即将进行的实验，并在最后简要地提到氘电荷半径之谜。
2021-05-02 hep-ph nucl-ex nucl-th
Avoiding common pitfalls and misconceptions in extractions of the proton radius
在最近的一系列出版物中，不同的作者在重新分析电子质子散射数据时产生了宽范围的电子半径。根据质子半径之谜，这是一个非常不幸的情况。然而，我们在大多数分析中发现了导致半径约为0.84 fm的缺陷。在本文中，我们解释了我们的推理，并试图说明最常见的陷阱。
2016-06-07 hep-ph nucl-ex nucl-th
On the rms-radius of the proton
为了确定质子电荷均方根半径，我们研究了电子-质子弹性散射的国际数据。在考虑库仑畸变并使用参数化，允许适当地处理更高的时刻，我们发现半径为0.895+-0.018 fm，这明显大于过去使用的半径。
2003-10-09 nucl-ex
Reduction of the proton radius discrepancy by 3 sigma
我们发现，在以前的分析中的电子-质子散射，在统计过程中提取质子电荷半径的不确定性被低估。利用保角映射的拟合函数，我们可以高精度地描述散射数据，并提取出与μ子氢一致的半径值。
2014-08-25 hep-ex hep-ph nucl-ex
The mechanical radius of the proton
本研究首次通过关联深度虚康普顿散射实验数据与引力-物质耦合的自旋2相互作用的新理论方法，测定出质子力学半径显著小于电荷半径，结果与最新格点QCD计算一致。
2023-11-06 hep-lat hep-ph nucl-ex
Proton radius from electron-proton scattering and chiral perturbation theory
我们确定的均方根质子电荷半径，$R_{\rm p}$，从一个适合低$Q^2$电子-质子弹性散射截面数据与固定的较高的时刻（不确定性内）的手征微扰理论预测的值。我们得到了$R_{\rm p}=0.857(11)$ fm。这个数值介于μ介子氢分析得到的值和CODATA值（基于原子氢光谱和电子-质子散射测定）之间。
2017-03-28 hep-ph nucl-ex nucl-th
Insensitivity of the elastic proton-nucleus reaction to the neutron radius of 208Pb
用非相对论脉冲近似方法研究了弹性质子-核反应对208Pb中子半径的敏感性--或者说不敏感性。能量区域（Tlab = 500 MeV和Tlab = 800 MeV）被选择为使得可以安全地假定冲激近似。因此，只有自由核子-核子散射数据被用作光学势的输入。此外，光学势包括从精确校准的模型生成的质子和中子基态密度。即便如此，这些模型对于208 Pb中鲜为人知的中子皮厚度给出了一个很宽的值范围（从0.13 fm到0.28 fm）。一个很好的描述的实验截面与所有的中子密度。我们已经调用程函近似内开发的分析见解，以了解不同的中子密度的微分截面的不敏感性。由于截面的衍射振荡是由原子核的物质半径控制的，所以不同模型之间中子皮的大范围扩散被稀释成物质半径的仅1.5%的差异。这使得弹性反应作为测量中子半径的精确工具变得无效。
2005-09-08 nucl-ex nucl-th
The Proton Charge Radius from Dimuon Photoproduction off the Proton
本文论证利用质子靶双μ子光生中的Bethe-Heitler过程，在极低Q^2区提取形状因子并测量质子电荷半径，给出最佳运动学区间与灵敏度分析。
2024-09-18 hep-ex hep-ph nucl-ex
The size of the proton - closing in on the radius puzzle
我们分析了最近的电子-质子散射数据从美因茨使用色散框架，尊重核子结构上的解析性和么正性的约束。我们还对这些数据进行了连续分数分析。我们发现了一个小的质子电荷半径r_E^p = 0.84 - 0.01 ^{+0.01} fm，这与最近的μ介子氢测量和早期的色散分析结果一致。我们还提取了质子磁半径r_M^p = 0.86_{-0.03}^{+0.02} fm，与早期基于色散关系的测定结果一致。
2012-10-29 hep-ph nucl-ex nucl-th
The proton radius: From a puzzle to precision
评述了质子电荷半径测定的历史和现状。
2019-12-09 hep-ex hep-lat hep-ph
The proton radius and its relatives -- much ado about nothing?
总结了核子电磁形状因子的色散理论分析。特别强调的是质子电荷半径及其相关的提取，质子磁半径以及中子磁半径。本文还讨论了轻子氢的超精细分裂和μ子-质子散射的辐射修正。对今后的研究提出了一些看法。
2022-11-10 hep-ex hep-lat hep-ph
An examination of proton charge radius extractions from e-p scattering data
详细研究了从弹性电子-质子散射实验中提取质子半径的问题。系统的不确定性和模型的依赖性提取的来源进行了讨论，重点是如何这些可能会影响质子电荷和磁半径。最近的美因茨数据与以前的世界数据的比较，突出了系统的不确定性，以及不同的数据集之间的紧张关系的治疗的差异。我们发现几个问题，表明更大的不确定性比以前引用可能是适当的，但没有找到任何修正，这将解决质子半径之谜。
2015-06-02 nucl-ex
The Proton Radius Puzzle- Why We All Should Care
本文评述了质子半径之谜的现状（截至会议召开之日）.最可能的潜在的理论和实验解释进行了讨论。要么是电子氢实验不够精确，无法测量质子半径，要么是双光子交换效应没有得到适当的解释，要么是存在某种新的物理学。我希望即将进行的实验将在明年左右解决这个问题。Ta
2018-09-25 hep-ph nucl-ex nucl-th
The proton magnetic radius: a new puzzle?
本文评论了质子磁半径测定中的困惑现状，指出其作为新谜题的研究问题。
2023-12-19 hep-ex hep-lat hep-ph
Muonic hydrogen and the proton radius puzzle
Pohl等人从μ介子氢的2 P和2S态之间的测量能量差中非常精确地提取质子半径，与从电子氢或弹性电子-质子散射中提取的质子半径明显不一致。这是质子半径之谜。解释了谜题的起源和相信它非常重要的原因。各种可能的解决方案的难题，并确定了未来的工作需要解决的难题进行了讨论。
2013-05-30 hep-ph nucl-ex nucl-th
Non-Perturbative Lepton Sea Fermions in the Nucleon and the Proton Radius Puzzle
一个可能的解释[U. D.~ Jentschura，Phys.修订版本\研究了质子半径之谜{ \bf 88}，062514（2013）]中由质子的非微扰轻子对含量引起的质子半径之谜。定义良好的数量取决于这个轻子对内容进行评估。发现每一个都是$10({α\over π})^2$的量级，因此我们发现质子中存在这样的轻子对含量。然而，我们认为，这个相对较大的结果和回路图的一般特征排除了轻子对内容作为质子半径之谜的解释的可能性。此外，一类质子半径之谜的解释（其中的依赖于$μp$相对距离是作为一个接触相互作用）的贡献被确定。
2015-01-16 hep-ph nucl-ex nucl-th
The mass radius of the proton
质量半径是质子的一个基本性质，迄今为止还没有从实验中确定。在这里，我们表明，质子的质量半径可以严格定义通过的形式因子的跟踪的能量动量张量（EMT）的QCD在弱引力场近似，适当的这个问题。然后，我们证明了QCD的标度反常使得能够从$J/ψ$和$Υ$夸克偶素的光生阈数据中提取EMT迹线的形状因子，并利用最近的GSTX合作组的数据提取了R.M.S.质子${\rm R_m = 0.55 \pm 0.03 \ fm}$的质量半径。提取的质量半径明显小于质子${\rm R_C = 0.8409 \pm 0.0004 \ fm}$的电荷半径。我们将这种差异归因于量子色动力学中手征对称性的渐近自由和自发破缺的相互作用，并概述了未来更精确地确定质量半径所需的测量。
2021-02-02 hep-lat hep-ph nucl-ex
Transverse charge density and the radius of the proton
一个令人费解的差异之间存在的值的质子电荷半径使用不同的实验技术：弹性电子-质子散射和光谱的电子和μ子氢。质子半径是通过在零四动量转移下的电形状因子$G_E(Q^2)$的斜率来定义的，这在散射实验中是无法实现的。我们提出了一种新的方法提取质子半径的散射数据在一个广泛的$Q^2$范围内，而不是试图直接确定$G_E$在$Q^2 = 0$的斜率。该方法将质子的半径与其横向电荷密度相关联，该横向电荷密度是狄拉克形状因子$F_1(Q^2)$的二维傅里叶变换。我们应用我们的方法来重新分析A1合作[J.C. Bernauer等人，物理修订版信函105，242001（2010）]并提取与原始结果一致的半径值$r_E = 0.889(5)_{\text{stat}}(5)_{\text{syst}}(4)_{\text{model}}~\text{fm}$。我们还提供了新的参数化的狄拉克和泡利形状因子和质子的横向电荷和磁化强度密度。我们的再分析表明，质子半径的差异不能解释的问题与拟合和外推的A1数据$Q^2 = 0$。
2022-02-28 hep-ex hep-ph nucl-ex
Comment on Transverse Charge Density and the Radius of the Proton
质子的电荷半径通常通过提取质子的电形状因子并然后利用该形状因子在零四动量转移下的导数从电子-质子散射确定。不幸的是，在实验上，人们不能测量到零的四动量转移，因此经常需要外推。在Alexander Gramolin和Rebecca Russell的工作中，他们提出了一种不使用斜率的新方法，并发现了与许多其他最近结果相矛盾的质子半径。我们对他们的论文的分析讨论了这种方法的一些问题，我们表明，通过简单地改变数据的分箱和/或包括一组额外的数据，结果会发生显着变化。
2023-02-14 nucl-ex
Measurements of minimum entropy at K-shell photoelectric effect provides the radius and shape of the proton
通过测量原子K壳层阈值下的光电效应截面，得到了具有最小熵的相长共振态。最佳相长干涉的共振区由玻尔原子半径数量级的主波长λ给出。我们的研究表明，质子的形状不是一个球，而是一个椭圆的体积形状，有两个相等的轴，另一个不同。共振波使我们有可能通过干涉项测量质子半径和形状。最后一点是在阈值处具有有效截面最大值的必要条件。最小熵意味着最小形状变形，并且发现其为（0.830 +/-0.015）fm，并且发现平均质子半径为（0.851 +/-0.201）fm。
2017-01-12 nucl-ex
A Method to Determine the Maximum Radius of Defocused Protons after Self-Modulation in AWAKE
CERN的AWAKE实验旨在用自调制质子驱动束流驱动GV/m等离子体尾场，并将其用于电子加速。在自调制过程中，质子被横向等离子体尾场散焦，并在聚焦的聚束核心周围形成晕。AWAKE中集成的双屏幕设置测量\unit [10]{m}长等离子体下游的横向时间积分质子束团分布，以检测散焦质子。通过测量离焦质子的最大半径，我们试图计算自调制的性质。在这篇文章中，我们开发了一个例程，以确定散焦质子的最大半径，基于标准的轮廓方法。我们比较了从轮廓线获得的最大半径与图像的对数划线，以表明确定的半径识别分布的边缘。
2018-01-30 nucl-ex physics.acc-ph
Defining the Proton Radius: a Unified Treatment
背景：目前有很大的兴趣知道质子半径的值，也是它的正确定义。目的：结合不同的文献氢光谱和不同的现代部分子分布，以表明数量$r_p^2\equiv -6 G_E'(0)$是相对论正确的定义，起源于不同的机构的工作。研究方法：使用微扰理论，光锋动力学和基本技术，找到质子半径和电荷密度的相对论正确定义。结果：氢谱和弹性轻子散射测量的质子半径是一致的。作为球对称三维密度的矩的均方半径的推导被证明是不正确的。相对论正确的二维电荷密度与各种部分子分布的各种现代文献有关。在一个新的矩展开，RME的相对论不变矩。
2018-12-11 hep-ph nucl-ex nucl-th
Robust extraction of proton charge radius from electron-proton scattering data
Extracting the proton charge radius from electron scattering data requires determining the slope of the charge form factor at $Q^2$ of zero. But as experimental data never reach that limit, numerous methods for making the extraction have been proposed, though often the functions are determined after seeing the data which can lead to confirmation bias. To find functional forms that will allow for a robust extraction of the input radius for a wide variety of functional forms in order to have confidence in the extraction from upcoming low $Q^2$ experimental data such as the Jefferson Lab PRad exp…
2018-08-19 hep-ph nucl-ex nucl-th
Proton-${}^3$H scattering calculation: Elastic and charge-exchange reactions up to 30 MeV
在动量-空间跃迁算符的框架下，描述了四核子破裂阈值以上能区的质子- ${}^3$ H弹性散射和电荷交换反应${}^3$ H $(p,n){}^3$ He.采用真实的双核子势和双质子库仑力作为动力学输入，得到了完全收敛的结果。微分截面，质子分析功率，出射中子极化，质子到中子极化传递系数计算6和30 MeV的质子束能量之间。与实验数据吻合良好的微分截面在弹性和电荷交换反应，后者表现出复杂的能量和角度的依赖性。最大的预测和数据之间的差异被发现的质子分析功率和出射中子极化的电荷交换反应，而各自的质子到中子的极化传递系数的计算得到很好的描述。
2015-03-12 nucl-ex nucl-th
Revisiting the proton-radius problem using constrained Gaussian processes
背景资料：“质子半径之谜”是指一个八年的老问题，突出了主要的不一致性提取的电荷半径的质子从μ子兰姆转移实验相比，实验使用弹性电子散射。对于后者，电荷半径的确定涉及到将实验形状因子外推到零动量转移。目的：通过引入一种新的非参数方法来模拟质子的电形状因子，从而估计质子半径。方法：在贝叶斯范式内，我们开发了一个足够灵活的模型来拟合数据，而无需对形状因子进行任何参数假设。贝叶斯估计通过对形状因子仅施加两个物理约束来指导：（a）其在零动量传递（归一化）时的值和（b）其整体形状，假定为动量传递的单调递减函数。这些假设的变体进行了探讨，以评估这些限制的影响。结果如下：到目前为止，我们的结果是不确定的质子之谜，因为它们取决于这两个，假设的约束和使用的实验数据的范围。例如，如果仅使用低动量传递数据，则仅采用归一化约束提供与较小μ介子结果兼容的值，而仅施加形状约束有利于较大的电子值。结论：提出了一种基于非参数高斯过程的电子散射数据估计质子半径的新方法。我们已经显示了施加在形状因子上的物理约束和所使用的实验数据的范围的影响。在这方面，我们希望，随着这项技术的完善，以及PRad实验的预期新结果，我们将更接近解决这个难题。
2018-08-17 nucl-ex nucl-th stat.AP
First Extraction of the Matter Radius of $^{132}$Sn via Proton Elastic Scattering at 200 MeV/Nucleon
RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science（理化学研究所仁科加速器科学中心）；Department of Physics, Kyoto University（京都大学物理学系）；RIKEN Cluster for Pioneering Research（理化学研究所先锋研究集群）；Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院近代物理研究所）；Research Center for Nuclear Physics, University of Osaka（大阪大学核物理研究中心）；Department of Physics, Konan University（神户女学院大学物理学系）；Research Center for Accelerator and Radioisotope Science, Tohoku University（东北大学加速器与放射性同位素科学研究）；Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab（巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心/法国原子能和替代能源委员会，IJCLab）；Technische Universität Darmstadt, Department of Physics（达姆施塔特工业大学物理学系）；ExtreMe Matter Institute EMMI and Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR (HFHF), GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（极端物质研究所EMMI和黑森FAIR赫尔霍兹研究院(HFHF)，GSI重离子研究中心有限公司）；Center for Computational Sciences, University of Tsukuba（筑波大学计算科学中心）；Center for Nuclear Study, the University of Tokyo（东京大学核研究分中心）；Department of Physics, Kyungpook National University（庆北国立大学物理学系）；Department of Physics, Toho University（东海大学物理学系）；Department of Applied Physics, University of Fukui（福井大学应用物理学系）；Department of Physics, University of Osaka（大阪大学物理学系）；HUN-REN Institute for Nuclear Research (HUN-REN ATOMKI)（匈牙利研究与创新网络核物理研究所(HUN-REN ATOMKI)）；Department of Physics, The University of Hong Kong（香港大学物理学系）；Faculty of Engineering, University of Miyazaki（宫崎大学工学部）
利用相对论冲击近似，首次通过200 MeV/核子质子弹性散射测量$^{132}$Sn的物质半径，并与从头计算结果对比，发现无理论计算能同时匹配物质和电荷半径。
2026-02-09 nucl-ex nucl-th
Are Electron Scattering Data Consistent with a Small Proton Radius?
我们通过分析已发表的美因茨低动量转移电子-质子散射数据，确定了质子的电荷半径。我们注意到，形状因子的多项式展开收敛于小于$4m_π^2$平方的动量转移，其中$m_π$是π介子质量。展开有足够的条款，以适应数据，但很少足够不过度拟合，产生质子半径小于CODATA或美因茨值，并符合μ子原子的结果。我们还评论了使用更广泛的数据进行分析，并总体上获得了质子半径$R_E=0.840(16$）fm。
2015-10-26 hep-ph nucl-ex
Proton charge radius extraction from muon scattering at MUSE using dispersively improved chiral effective field theory
本研究基于 DIχEFT 框架分析 MUSE 低能 μp 弹性散射，确定提取质子电荷半径的最佳运动学、理论不确定性与双光子交换修正，并给出 μp/ep 截面预测。
2023-06-01 hep-ex hep-ph nucl-ex
Merits and constraints of low-${\bm K^2}$ experimental data for the proton radius determination
从电子散射数据中确定质子电荷半径$R_p$的问题导致了前所未有的实验努力，用于测量电子和μ子弹性散射中低和非常低动量转移时质子的电形状因子。基于密度的基本性质和拟合偏差的考虑，开发了一个程序，以评估即将到来的数据对$R_p$的影响。特别是，它表明，这些未来的截面数据的0.1\%的精度是必要的，以建立无可争议的$R_p$ -值确定轻子散射。进一步讨论了在Orsay PRAE（Platform for Research and Applications with Electrons）装置上进行的ProRad（Proton Radius）实验，特别是满足这一严格约束的实验方法。
2018-11-08 nucl-ex
The Proton Radius from Bayesian Inference
利用贝叶斯统计方法，从弹性$ep$散射数据中提取质子半径值，并与模型无关。为了实现这一目标，大量的参数化（相当于神经网络计划）被认为是他们的条件概率$P(\mathrm{parametrization}\,|\,\mathrm{data})$，而不是使用最小误差标准和排名。结果得到了最可能的质子半径值（$r_E^p=0.899\pm 0.003$ fm，$r_M^p=0.879\pm 0.007$ fm），并估计了由于参数化选择自由度而引起的系统误差。校正双光子交换效应的数据对于获得$r_E^p$和$r_M^p$值之间的一致性是重要的。结果不同意最近的μ子原子测量。
2015-05-14 hep-ph nucl-ex nucl-th
Model independent extraction of the proton charge radius from electron scattering
从解析约束相结合的实验电子-质子散射数据，以确定质子电荷半径。与以前的测定相比，我们提供了一个系统的程序，用于分析任意数据，而无需依赖于模型的假设的形状因子形状。我们还研究了包括电子-中子散射数据和$ππ\to N\bar{N}$数据的影响。使用代表性数据集，我们发现仅使用质子散射数据的r_E^p=0.870 +/- 0.023 +/- 0.012 fm;添加中子数据的r_E^p=0.880^{+0.017}_{-0.020} +/- 0.007 fm;添加$ππ$数据的r_E^p=0.871 +/- 0.009 +/-0.002 +/- 0.002 fm。该分析可以很容易地扩展到其他核子形状因子和导出的可观测量。
2010-11-24 hep-ph nucl-ex nucl-th
Precise determination of proton magnetic radius from electron scattering data
我们从高精度的电子-质子弹性散射截面数据中提取质子磁半径。我们的理论框架结合了色散分析和手征有效场论，实现了低$Q^2$形状因子的形状动力学。它允许我们使用数据$Q^2\sim$ 0.5 GeV $^2$约束半径，并克服了经验拟合和$Q^2 \rightarrow 0$外推的困难。我们得到了一个磁半径$r_M^p$ = 0.850 $\pm$ 0.001（拟合68%）$\pm$ 0.010（理论全范围）fm，显着不同的早期结果从相同的数据，并接近提取的电半径$r_E^p$ = 0.842 $\pm$ 0.002（拟合）$\pm$ 0.010（理论）fm。
2020-02-12 hep-lat hep-ph nucl-ex
Pauli radius of the proton
使用一个程序的基础上插值通过连续分数补充统计采样，我们分析质子磁形状因子数据通过电子+质子散射$Q^2 \in [0.027,0.55]\,$ GeV $^2$的目标，确定质子磁半径。该方法避免了关于用于数据插值的函数形式的假设，并避免了随后外推到$Q^2\simeq 0$上以提取形状因子斜率。这样，我们就找到了$r_M = 0.817(27)\,$ fm。关于以这种方式计算的质子电半径和磁半径之间的差异，现存的数据被认为与质子狄拉克和泡利形状因子的斜率$F_{1,2}(Q^2)$不是真正独立的可观测量的可能性是相容的;也就是说，差异$F_1^\prime(0)-F_2^\prime(0)/κ_p = [1+κ_p]/[4 m_p^2]$，即质子折叠项。
2021-09-17 hep-ex hep-lat hep-ph
Extraction of the proton radius from electron-proton scattering data
我们进行了一个新的分析电子质子散射数据，以确定质子的电和磁半径，强制执行模型独立的约束，从形状因子分析。对可能的系统效应进行了广泛的研究。一种改进的分析，rebins在相同的运动学设置的数据，并避免了缩放假设的系统误差与统计误差。采用辐射校正的标准模型，我们对2010年美因茨A1合作数据的改进分析产生了质子电半径$r_E = 0.895(20)$ fm和磁半径$r_M = 0.776(38)$ fm。应用于世界数据（不包括美因茨数据）的类似分析表明$r_E = 0.916(24)$ fm和$r_M = 0.914(35)$ fm。美因茨和世界的电荷半径值是一致的，一个简单的组合产生的值$r_E = 0.904(15)$ fm是$4σ$大于CREMA协作μ子氢的测定。美因茨和世界的磁半径值相差$2.7σ$，简单平均值产生$r_M= 0.851(26)$ fm。的情况下，发表的μ介子氢和电子散射数据可以调和进行了讨论，包括可能存在的缺陷，需要进一步分析的标准辐射校正模型。
2015-07-28 hep-ex hep-ph nucl-ex
The proton charge radius extracted from the Initial State Radiation experiment at MAMI
我们报告了一个全面的重新解释现有的横截面数据弹性电子质子散射获得的初始状态辐射技术，从而大大提高了准确性的提取质子电荷半径。通过改进的外部能量修正，我们已经实现了一个突出的描述辐射尾，必不可少的质子有限尺寸的测量横截面上的影响的详细调查。这一发展，连同一个新的框架，用于确定半径的基础上，采用多项式模型的形状因子的截面的回归分析，导致我们的新值的电荷半径，这是$(0.870 \pm 0.014_\mathrm{stat.}\pm 0.024_\mathrm{sys.} \pm 0.003_\mathrm{mod.})\,\mathrm{fm}$。
2019-05-27 nucl-ex
The quest for the proton charge radius
氢原子光谱中的一个轻微异常导致Willis E.兰姆对质子大小的研究。结果，他发现了2S 1/2能级的移动，这是量子电动力学的第一个实验证明。作为回报，QED的现代测试得出了质子电荷半径的新值。这听起来像是男爵Muenchausens的故事：抓住自己的头发把自己从沼泽中拉出来。独立的方法是必要的。μ介子氢光谱学起了辅助作用。然而，高精度的结果与以前的电子值有很大的不同：这是质子半径之谜。这个难题在实验工作和理论上都产生了长达十年的活动。即使这个难题似乎已经解决，质子电荷半径的精确测定还需要未来的进一步努力。
2021-03-29 hep-ph nucl-ex physics.hist-ph
Studying the Proton "Radius" Puzzle with μp Elastic Scattering
质子半径之谜是由μ介子氢确定的质子半径与由原子氢能级跃迁和弹性散射确定的质子半径之间的不一致。目前还没有普遍接受的解决方案，可能的解决方案通常分为三类：两个半径不同是由于新的超标准模型物理，两个半径不同是由于核子结构的新方面，以及两个半径相同，但在ep实验中存在被低估的不确定性或其他问题。保罗·谢勒研究所的μ介子质子散射实验（MUSE）是对μ^+ p和e^+ p弹性散射以及μ^- p和e^- p弹性散射的同时测量，这将允许确定μp和ep相互作用的一致性。+和-电荷散射之间的差异是敏感的双光子交换效应，高阶修正的散射过程。当Q^2 -> 0时，截面的斜率决定了质子的“半径”。我们计划测量相对截面在百分之零点几的典型水平，这应该允许质子半径被确定在约0.01 fm的水平，类似于以前的ep测量。测量将测试质子半径之谜的几种可能的解释，包括一些超越标准模型物理学的模型，一些新的强子物理学模型，以及从散射数据中提取半径的一些问题。
2013-07-29 nucl-ex
PRad-II: A New Upgraded High Precision Measurement of the Proton Charge Radius
PRad实验充分证明了量热法在e-p散射实验中高精度测量质子均方根电荷半径的优点。PRad的结果，在其实验的不确定性，是在协议与μ介子氢光谱实验中测得的小半径，它是一个关键的输入在最近修订的CODATA建议的质子电荷半径。因此，PRad的结果与所有现代电子散射实验直接冲突。最重要的是，它比迄今为止最精确的电子散射实验的值小5.8%，考虑到PRad实验的精度，这个差异大约是三个标准差。作为同类实验中的第一个，PRad没有达到量热技术所允许的最高精度。在这里，我们提出了一个新的（和）升级的实验-PRad-II，这将减少整体实验的不确定性的3.8倍相比，PRad和解决这个尚未解决的争议，在亚原子物理。此外，PRad-II将是第一个达到10^{-5} GeV^2的Q^2范围的轻子散射实验，从而可以更准确、更可靠地提取质子电荷半径。μ介子氢结果以其前所未有的精度（~0.05%）决定了质子电荷半径的CODATA值，因此，评估这些实验可能的系统不确定性至关重要，例如最近的评论文章中提出的激光频率校准。PRad-II实验的总不确定度为0.43%，可以证明$e-p$散射和μ子氢结果之间是否存在任何系统差异。PRad-II将在电子散射领域建立一个新的精确前沿，并为未来的物理学机会打开大门。
2022-01-28 hep-ex nucl-ex nucl-th
The Radius of the Proton: Size Does Matter
Pohl等人[1]对μ子氢中2S_1/2^F=1到2P_3/2^F=2跃迁的测量和随后的分析得出的结论是，质子的均方根电荷半径与公认的（CODATA [2]）值相差约4%，导致4.9 s.d.。差异我们调查的μ介子氢光谱相关的这种过渡使用束缚态QED与狄拉克波函数和评论的程度，导致上述结论的微扰理论分析可以证实。
2011-05-12 hep-ph nucl-ex nucl-th
Proton Charge Radius from Lepton Scattering
本文综述了利用轻子散射测量质子电荷半径的研究现状、理论与实验进展及未来实验计划，旨在解决不同方法间长期存在的测量差异难题。
2023-04-17 hep-ex hep-ph nucl-ex
High-precision determination of the electric and magnetic radius of the proton
利用色散理论与改进的描述的两π连续精确的罗伊-施泰纳分析的π-核子散射的基础上，我们分析了最近的数据从电子-质子散射。这允许高精度地确定质子的电和磁半径，$r_E = (0.838^{+0.005}_{-0.004}{}^{+0.004}_{-0.003})\,$ fm和$r_M = (0.847\pm{0.004}\pm{0.004})\,$ fm，其中第一个误差是指使用自举和数据的拟合过程，而第二个误差是指与基础谱函数相关的系统不确定性。
2021-03-25 hep-ex hep-lat hep-ph
On the pi pi continuum in the nucleon form factors and the proton radius puzzle
本文提出了一种改进的确定$ππ$连续谱对核子电磁形状因子的等矢谱函数的贡献的方法。我们的分析包括最新的结果为$ππ\to\bar N N$分波从罗伊-施泰纳方程，一致的π矢量形状因子的输入，并彻底讨论违反同位旋效应和不确定性估计。作为一个应用程序，我们认为$ππ$贡献的等矢量电和磁半径的总和规则，其中，在准确已知的中子电半径相结合，被发现稍微喜欢一个小的质子电荷半径。
2016-11-11 hep-lat hep-ph nucl-ex
Fresh extraction of the proton charge radius from electron scattering
提出了一种从弹性电子-质子（$ep$）散射数据中提取质子半径的新方法。该方法是基于内插通过连续的分数增加统计采样，并避免任何假设的函数用于表示数据和随后的外推到$Q^2\simeq 0$的形式。将该方法应用于现存的现代$e p$数据集，我们发现所有的结果是相互一致的，并将它们结合起来，得到$r_p=0.847(8)\,$ fm。这一结果相比，从当代测量的μ介子氢的兰姆位移，电子氢的转变，和μ介子氘光谱得到的值有利。
2021-07-18 hep-ex hep-lat hep-ph
The Proton Radius Puzzle
University of Washington（华盛顿大学）
通过测量μ子氢的2P和2S态能差确定质子半径，结果与电子氢和弹性电子-质子散射提取值不符，暗示库仑定律失效及标准模型中的轻子普遍性可能被违反。
2026-04-25 hep-ph nucl-ex physics.atom-ph
