Dua eksperimen presisi telah menyepakati radius proton sekitar 0,84 femtometer, selaras dengan pengukuran mengejutkan pada tahun 2010 dan memecahkan teka-teki lama dalam fisika partikel. Para peneliti menggunakan laser untuk mempelajari transisi elektron dalam atom hidrogen. Temuan yang dipublikasikan di Nature dan Physical Review Letters ini meningkatkan keyakinan terhadap ukuran proton yang lebih kecil tersebut.
Lebih dari 15 tahun yang lalu, eksperimen tahun 2010 yang menggunakan atom hidrogen eksotis mengungkapkan bahwa proton mungkin 4 persen lebih kecil dari yang diperkirakan sebelumnya, yang memicu 'teka-teki radius proton'. Sebuah studi pada tahun 2019 semakin mendukung ukuran yang lebih kecil ini. Kini, eksperimen pelengkap yang dipimpin oleh Dylan Yost di Colorado State University dan Lothar Maisenbacher di Max Planck Institute of Quantum Optics di Jerman telah mengonfirmasi radius tersebut sebesar kira-kira 0,84 femtometer, atau kurang dari 1 per sejuta miliar meter. Kedua tim mencocokkan hasil tahun 2010 dengan menggunakan laser untuk mengukur transisi energi elektron yang sebelumnya belum diteliti dalam atom hidrogen, yang mengandung satu proton dan satu elektron yang interaksinya mengungkapkan ukuran proton tersebut. Gaya elektromagnetik di antara partikel-partikel tersebut memengaruhi keadaan energi, memungkinkan penentuan ukuran yang tepat meskipun terdapat tantangan seperti menjaga kondisi vakum yang sempurna dan mengalibrasi laser selama bertahun-tahun analisis data. 'Ketika Anda melihat data tersebut, seberapa banyak uang yang bersedia Anda pertaruhkan bahwa radius proton adalah seperti itu? Bagi saya pribadi, saat ini, dengan pengukuran-pengukuran ini, peluang taruhannya meningkat secara signifikan,' ujar Yost. Maisenbacher menambahkan, 'Sekarang sangat, sangat kecil kemungkinannya bahwa teka-teki radius proton ini masih ada.' Juan Rojo di Vrije University Amsterdam mencatat nilai dari metode yang beragam: 'Radius proton seharusnya menjadi sifat universal; hasilnya harus tetap sama bagaimanapun cara Anda melihatnya.' Hasil ini selaras dengan elektrodinamika kuantum hingga akurasi 0,5 bagian per juta, sehingga tidak menyisakan diskrepansi untuk partikel atau gaya baru. Yost menyoroti potensi eksperimen hidrogen skala laboratorium untuk mendeteksi partikel ringan baru yang terlewatkan oleh penumbuk partikel raksasa.