5月22日，據塔斯社報道，歐洲和中國的物理學家首次借助電子的重類似物μ子，對氦-3原子的半徑展開超精確測量。此次測量使科學家得以證實先前的估計，并將測量誤差大幅減少15倍。瑞士保羅謝勒研究所(PSI)新聞處稱，所獲數據將助力科學家以盡可能嚴格的標準檢驗量子電動力學理論。
該研究所聲明指出，氦-3半徑的精確值對于解釋其他實驗結果意義重大，這些實驗聚焦于研究“普通”離子以及含有一個或兩個電子的氦原子的性質。尤其是，所得數據將有助于盡可能嚴格地驗證描述三體系統的量子電動力學計算，同時獨立計算里德伯常數的值。
由保羅謝勒研究所教授阿爾多·安托尼尼領導的國際科學團隊，多年來一直致力于以最高精度確定各類基本粒子和原子的大小及其他特性。例如，2010年，他們成功確定質子半徑，并發現與之前估計值存在差異;四年前，他們測量出氦-4原子(該元素最常見的形式)的精確半徑。
在此次研究中，物理學家利用μ子進行類似測量。μ子是電子的重類似物，電荷相同，但重量是電子的兩百倍，因此與原子核的相互作用更強。物理學家用激光脈沖照射μ子，觀察其“跳躍”到更高能級的情況，從而非常精準地確定原子大小。
具體而言，物理學家準備一組氦-3離子，將其與μ子結合，追蹤它們與激光脈沖的相互作用。為此，科學家創建了特殊傳感器，用以追蹤粒子與氦的結合。這些測量使氦-3原子半徑的測量精度提高了15倍，獲得了迄今為止該參數最精確的估計值——1.97飛米(萬億分之一毫米)。
研究人員指出，氦-3原子比氦-4稍大，后者半徑為1.67824飛米，這反映出它們內部結構的差異。同時，科學家強調，此次測量結果與之前通過觀察電子而非μ子的運動得到的氦-3半徑估計值基本一致，該值也與氦-3原子內部結構的理論建模結果接近。
研究人員表示，所獲數據將有助于盡可能準確地確定原子能級特性在與真空中不斷出現和消失的虛擬光子進行量子相互作用時的變化程度。量子電動力學理論預測了蘭姆位移現象的存在，但科學家目前尚不能100%確定借助該理論所得計算的準確性。安東尼奧尼等科學家總結稱，有關氦-3原子半徑的新數據將有助于對這一理論進行驗證。
