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Published on: January 28, 2020
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Una medición del desplazamiento de Lamb del hidrógeno atómico y el radio de carga del protón
N Bezginov1, T Valdez1, M Horbatsch1
1Department of Physics and Astronomy, York University, Toronto, Ontario M3J 1P3, Canada.
Science (New York, N.Y.)
|September 7, 2019
Resumen
El rompecabezas del radio del protón es abordado por una nueva medición del hidrógeno atómico. Este estudio basado en electrones produce un radio de protones más pequeño, alineándose con los resultados basados en muones y desafiando las mediciones anteriores de electrones.
Área de la Ciencia:
- Física atómica
- La electrodinámica cuántica
- Espectroscopia de hadrones
Sus antecedentes:
- El rompecabezas del radio del protón surge de las discrepancias entre las mediciones basadas en electrones y las basadas en muones del radio de carga del protón.
- Los experimentos anteriores de dispersión de electrones y espectroscopia atómica sugirieron un radio de protones más grande (aprox. 0.877 fm) de lo previsto por la teoría y observado en la espectroscopia de hidrógeno muónico (aprox. 0.842 fm). Se ha puesto en marcha el proyecto
Objetivo del estudio:
- Para medir directamente el desplazamiento de Lamb n = 2 del hidrógeno atómico utilizando métodos basados en electrones.
- Resolver el rompecabezas del radio del protón proporcionando una nueva determinación precisa basada en electrones del radio de carga del protón.
- Comparar los resultados con las mediciones anteriores basadas en electrones y las mediciones de hidrógeno muónico.
Principales métodos:
- Espectroscopia de alta precisión del desplazamiento de Lamb n = 2 en hidrógeno atómico.
- Utilizando técnicas avanzadas de espectroscopia láser para sondear los niveles de energía del hidrógeno.
- Minimizar las incertidumbres sistemáticas inherentes a las mediciones basadas en electrones.
Principales resultados:
- El radio de carga del protón (r_p) fue determinado como 0.833 ± 0.010 femtómetros.
- Esta nueva medición basada en electrones está en excelente acuerdo con el valor obtenido de la espectroscopia de hidrógeno muónico.
- El resultado contradice el mayor radio de protones previamente inferido de promediar experimentos basados en electrones más antiguos.
Conclusiones:
- El rompecabezas del radio de protones puede resolverse mediante una reevaluación de las mediciones anteriores basadas en electrones.
- Este estudio apoya un radio de carga de protones más pequeño, consistente en diferentes sondas experimentales (electrones y muones).
- Las medidas precisas de desplazamiento de Lamb siguen siendo una herramienta poderosa para las investigaciones de física fundamental.
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