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利用格点量子色动力学北大物理学院取得缪氢原子光谱研究突破
发布日期:2022-05-11 13:49   来源:未知   阅读:

  洛阳钼业:目前TFM铜钴业务运行正常05-03《楚汉传奇》8月3日开放性内测开启!2010年,物理学家通过精确测量缪氢原子(即氢原子中的电子被替换成缪子)兰姆位移(Lamb shift),捕捉到质子内部电荷分布对缪氢原子能级造成的微小影响,从而确定了电荷分布半径。兰姆位移是物理学家Lamb和Retherford在1947年利用微波技术,测量出氢原子的2S(1/2)和2P(1/2)之间存在的能级差。

  氢原子的精细结构,超精细结构,以及兰姆位移,图片来自HyperPhysics

  迄今为止,缪氢光谱实验依然是获取质子电荷半径最精确的实验手段。光谱学高精度测量使得QCD的贡献在理论与实验对比中更加重要。事实上,从缪氢兰姆位移中提取电荷分布半径,最主要的理论误差就来源于非微扰QCD主导的双光子交换费曼图。

  此次,北京大学物理学院理论物理研究所冯旭研究员课题组与康涅迪格大学靳路昶助理教授合作,解决了双光子图的红外发散问题,发展了全新的长程减除方案来降低统计误差,并依托中国超算天津中心“天河三号”超级计算机,首次实现了双光子图的格点计算。在此基础上,团队拟进一步开展更为系统、精度更高的计算,以期最终解决“质子究竟有多大”这一基本科学问题。

  前述研究表明,格点方法还可用于研究超精细光谱等其他重要的光谱学物理量。北大格点团队未来的工作重点之一,是将格点QCD研究拓展至原子光谱学,为夸克和胶子尺度的高能物理研究与极高精度的原子光谱学研究构建起跨学科的桥梁。