2つの精密な実験により、陽子の半径が約0.84フェムトメートルであることが確認された。これは2010年に行われた驚くべき測定結果と一致し、素粒子物理学における長年の謎を解明するものである。研究チームはレーザーを用いて水素原子内の電子遷移を調査した。この研究結果は学術誌「Nature」および「Physical Review Letters」に掲載され、陽子のサイズが従来考えられていたよりも小さいことの確実性を高めている。
15年以上前の2010年、特殊な水素原子を用いた実験によって、陽子が従来の想定より約4％小さい可能性が示唆され、「陽子半径の謎」と呼ばれる論争を引き起こした。2019年の研究でもこの小さなサイズが支持されていた。今回、コロラド州立大学のディラン・ヨスト氏とドイツのマックス・プランク量子光学研究所のローター・マイゼンバッハー氏が率いる補完的な実験チームは、陽子の半径を約0.84フェムトメートル（1000兆分の1メートル未満）と確認した。両チームは、陽子1個と電子1個で構成される水素原子において、これまで測定されていなかった電子のエネルギー遷移をレーザーで測定し、2010年の結果を裏付けた。粒子間の電磁気力はエネルギー状態に影響を与えるため、完璧な真空状態の維持や数年にわたるデータ分析におけるレーザーの校正といった困難を乗り越え、正確なサイズの決定が可能となった。ヨスト氏は「このデータを見て、陽子の半径がこの値であることにどれだけ賭けられるか。個人的には、今回の測定結果を受けて、その確率は大幅に高まったと感じる」と語った。マイゼンバッハー氏は「陽子半径の謎がまだ残っている可能性は極めて低い」と付け加えた。アムステルダム自由大学のファン・ロホ氏は、多様な測定手法の価値について「陽子の半径は普遍的な性質であるべきであり、どのような方法で測定しても同じ結果が得られるはずだ」と指摘した。これらの結果は量子電磁力学と100万分の0.5という精度で一致しており、未知の粒子や力の存在を示唆する矛盾は見当たらない。ヨスト氏は、巨大な加速器では捉えられない軽量な新粒子を、テーブルトップサイズの水素実験によって検出できる可能性を示唆した。
