原子核の内部を調べるには、波長が核より短い高エネルギー粒子が必要です。従来利用されていたアルファ粒子や陽子では散乱過程に複雑な核力が働くため解析が困難でした。ホフスタッターはスタンフォード高エネルギー線形加速器で数百MeV級の電子ビームを生成し、弾性散乱断面積を詳細に測定しました。電子は点状でクーロン相互作用だけで核と作用するため理論計算と直接比較が可能です。角度分布をラザフォード式と比較して電荷と磁気のフォームファクターを決定し、核子半径約0.8フェムトメートルを得ました。これは核子が内部構造を持つことを示唆し、後のクォーク模型や深非弾性散乱実験につながります。電子散乱技術は現在、医療や材料解析にも応用されています。

電子核弾性散乱の微分断面積はモーメント伝達qの関数としてラザフォード項にフォームファクターの二乗が掛かった形で表されます。フォームファクターは電荷分布のフーリエ変換であり、q→0極限の傾きから平均二乗半径が抽出できます。ホフスタッターは10°から140°までの角度をカバーする検出器を組み、統計と系統誤差を数パーセント以内に抑えました。その結果、陽子半径0.805±0.011 fm、中性子磁気半径約0.86 fmが得られました。測定は核子の電磁多重極モーメントを制約し、核力理論のベンチマークとなりました。手法は後のCEBAFやSLAC実験の原型となり、スピン構造関数やパリティ非保存散乱の研究にも発展しました。電子散乱データは格子QCD計算と比較され標準模型の検証に寄与しています。高エネルギー電子分光は材料の非破壊検査にも応用されています。

E≈188–650 MeVの連続電子ビームを用いた弾性ピーク測定からG_EとG_MをRosenbluth分離し、dipole近似(1+Q²/0.71 GeV²)⁻²を実験的に裏付けた。n/p分離比の系統誤差は検出器アレイとTOF技術によって10%未満に抑制され、核子半径と磁気モーメントの高精度決定が可能となった。データはBBA03など後年の再解析でも整合しており、PDF抽出や電弱クーロン補正計算の入力値となっている。これらの成果はSLAC E136やJLab E02-109の深非弾性散乱プログラム設計の指針となり、核子スピン構造解析に直接貢献した。