학술논문

The Lamb shift in muonic hydrogen.
Document Type
Article
Source
Canadian Journal of Physics. Jan2011, Vol. 89 Issue 1, p37-45. 8p. 5 Diagrams, 8 Graphs.
Subject
*ENERGY levels (Quantum mechanics)
*MUONS
*HYDROGEN
*HYPERFINE structure
*STANDARD deviations
*NUCLEAR charge
*PROTONS
*QUANTUM electrodynamics
Language
ISSN
0008-4204
Abstract
The long quest for a measurement of the Lamb shift in muonic hydrogen is over. Last year we measured the energy splitting (Pohl et al., Nature, 466, 213 (2010)) in μp with an experimental accuracy of 15 ppm, twice better than our proposed goal. Using current QED calculations of the fine, hyperfine, QED, and finite size contributions, we obtain a root-mean-square proton charge radius of rp = 0.841 84 (67) fm. This value is 10 times more precise, but 5 standard deviations smaller, than the 2006 CODATA value of rp. The origin of this discrepancy is not known. Our measurement, together with precise measurements of the 1S-2S transition in regular hydrogen and deuterium, gives improved values of the Rydberg constant, R∞ = 10 973 731.568 160 (16) m-1 and the rms charge radius of the deuteron rd = 2.128 09 (31) fm. La longue quête d'une mesure du décalage de Lamb dans l'hydrogène muonique est terminée. L'an dernier, nous avons mesuré la séparation en énergie 2S1/2F=1-2P3/2F=2 dans μp (Pohl et al., Nature, 466, 213 (2010)) avec une précision expérimentale de 15 ppm, deux fois meilleure que notre objectif initial. Utilisant des calculs QED contemporains des contributions fines, hyperfines, QED et de dimension finie, nous obtenons une valeur quadratique moyenne du rayon de charge du proton égale à rp = 0,841 84 (67) fm. Cette valeur est 10 fois plus précise, mais 5 déviations standard moindre que la valeur CODATA 2006 pour rp. L'origine de ce désaccord reste inconnue. Notre mesure, avec des mesures précises de la transition 1S-2S dans l'hydrogène et le deutérium ordinaires, donne de meilleures valeurs pour la constante de Rydberg, R∞ = 10 973 731,568 160 (16) m-1 et pour le rayon de charge du deutéron rp = 2,128 09 (31) fm. [ABSTRACT FROM AUTHOR]