Une étude, dont les résultats intitulés «A measurement of the atomic hydrogen Lamb shift and the proton charge radius» ont été publiés dans la revue Science, a permis d'obtenir une mesure du rayon du proton comparable à la mesure basée sur le muon réalisée en 2010.

Rappelons tout d'abord qu'en 2010, une étude avait ébranlé «les principes sur lesquels repose la physique» en «mesurant un rayon du proton de seulement 4 % inférieur à ce que les scientifiques tenaient alors pour acquis». Depuis, les confirmations et les infirmations de ce résultat ont laissé la communauté dans le doute.

Dans ce contexte, l'étude ici présentée fournit «le nouveau chiffre de 0,833 femtomètre (à 0,010 femtomètre près), soit 0,833.10^-15 mètres et 5 % moins que la valeur admise avant 2010»: en raison «de l'extrême précision requise» pour cette mesure, «huit années de travail ont été nécessaires» pour la réaliser.

En fait, l'étude de 2010 avait «été la première à avoir recours à l'hydrogène muonique (dans lequel l'électron est remplacé par un muon) pour déterminer la taille du proton», car, avant, «les chercheurs comptaient sur de l'hydrogène ordinaire». Puis, «en 2017 et 2018, deux nouvelles mesures basées sur de l'hydrogène classique avaient mené à des résultats discordants».

Cette étude a donc été entreprise pour «réconcilier ces deux points de vue». Sa conclusion découle d'une «mesure de haute précision à l'aide d'une technique dite des champs oscillatoires séparés par décalage de fréquence (Fosof)» qui a été «spécialement développée»: cette technique utilise «un faisceau d'atomes d'hydrogène rapide créé en faisant passer des protons à travers une cible d'hydrogène moléculaire gazeux». Au bout du compte, «une mesure du rayon du proton comparable à la mesure basée sur le muon de l'étude de 2010» a été obtenue par cette méthode.