Papel de Física Cuántica
El protón es una de las partículas fundamentales que componen el mundo material. Tiene una estructura interna compleja compuesta por quarks cargados y gluones descargados. El radio de distribución de carga dentro de un protón también se usa comúnmente para medir el tamaño del protón.
En 2010, los físicos midieron con precisión el desplazamiento Lamb del átomo de hidrógeno (es decir, los electrones del átomo de hidrógeno son reemplazados por muones), capturando el pequeño impacto de la distribución de carga interna del protón en el nivel de energía del átomo de muón. De este modo se determina el radio de distribución de carga. El desplazamiento de Lamb es la diferencia de nivel de energía entre los átomos de hidrógeno 2S(1/2) y 2P(1/2) medida por los físicos Lamb y Retherford en 1947.
Aunque la precisión del experimento de espectroscopia de hidrógeno de Miu es mucho mayor que la de otros experimentos, el radio de distribución de carga resultante difiere del valor promedio de experimentos globales anteriores en 5 desviaciones estándar. El misterio del tamaño del protón. Los últimos experimentos de dispersión electrón-protón y espectroscopia atómica de hidrógeno realizados en 2019 son consistentes con los resultados experimentales de Miu hidrógeno, lo que muestra que el misterio del tamaño del protón se está resolviendo gradualmente y las diferencias experimentales se están reduciendo gradualmente.
Hasta el momento, el experimento del espectro MuH sigue siendo el método experimental más preciso para obtener el radio de carga de un protón. Las mediciones de alta precisión de la espectroscopia hacen que la contribución de QCD sea aún más importante en las comparaciones de teoría y experimento. De hecho, el principal error teórico al extraer el radio de distribución de carga del desplazamiento de Muhlam proviene del diagrama de Feynman de intercambio de dos fotones dominado por QCD no perturbativo.
Esta vez, el equipo de investigación de investigadores del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Pekín, colaboró con el profesor asistente Jin de la Universidad de Connecticut en Estados Unidos para resolver el problema de divergencia infrarroja de espectros de dos fotones y desarrolló un nuevo esquema de resta de largo alcance para reducir los errores estadísticos, y confía en la supercomputadora "Tianhe-3" del Centro de Supercomputación de China en Tianjin para lograr el cálculo de cuadrícula de espectros de dos fotones por primera vez. Sobre esta base, el equipo planea realizar más cálculos más sistemáticos y precisos para finalmente resolver la pregunta científica básica de "¿qué tamaño tiene un protón?". Investigaciones anteriores han demostrado que el método de la cuadrícula también se puede utilizar para estudiar otras cantidades físicas espectrales importantes. como espectros ultrafinos. Un objetivo futuro del equipo de redes de la Universidad de Pekín es ampliar la investigación de QCD en redes a la espectroscopia atómica, construyendo así un puente interdisciplinario entre la investigación de física de alta energía a escala de quarks y gluones y la investigación de espectroscopia atómica de extremadamente alta precisión.
El primer autor de este artículo es Fu Yang, estudiante de doctorado en el Instituto de Física de la Universidad de Pekín, y Lu, estudiante universitario, participó en algunos cálculos y análisis de datos. El trabajo de investigación anterior cuenta con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Programa Nacional Key RD, el Centro de Innovación Colaborativa para la Ciencia de la Materia Cuántica, el Centro de Investigación de Física de Altas Energías de la Universidad de Pekín y el Centro Nacional de Supercomputación de Tianjin.
Revisión: Zhang