Сверхтонкая структура S-состояний мюонного дейтерия


Цитировать

Полный текст

Аннотация

В рамках квазипотенциального метода в квантовой электродинамике вычислены поправки порядка $\alpha^5$ и $\alpha^6$ в сверхтонкой структуре $S$-состояний мюонного дейтерия. Учтены релятивистские поправки, эффекты поляризации вакуума в первом, втором и третьем порядках теории возмущений, эффекты структуры и поправки на отдачу. Полученные численные значения сверхтонких расщеплений $\Delta E^{hfs}(1S)=50.2814$~meV ($1S$-состояние) и $\Delta E^{hfs}(2S)=6.2804$ meV ($2S$-состояние) можно использовать для сравнения с будущими экспериментальными данными коллаборации CREMA. Интервал сверхтонкой структуры $\Delta_{12}=8\Delta E^{hfs}(2S)-\Delta E^{hfs}(1S)=-0.0379$ meV можно использовать для прецизионной проверки квантовой электродинамики.

Об авторах

Алексей Петрович Мартыненко

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет)

Email: a.p.martynenko@samsu.ru
(д.ф.-м.н., проф.; a.p.martynenko@samsu.ru; автор, ведущий переписку); профессор, каф. физики Россия, 443086, Самара, Московское ш., 34

Григорий Алексеевич Мартыненко

Самарский государственный университет

студент, каф. общей и теоретической физики Россия, 443011, Самара, ул. Академика Павлова, 1

Вячеслав Вадимович Сорокин

Самарский государственный университет

Email: wws63rus@yandex.ru
студент, каф. общей и теоретической физики Россия, 443011, Самара, ул. Академика Павлова, 1

Рудольф Николаевич Фаустов

Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук

Email: faustov@theory.sinp.msu.ru
(д.ф.-м.н., проф.; faustov@theory.sinp.msu.ru), руководитель сектора, Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Россия, 119333, Москва, ул. Вавилова, 40

Список литературы

  1. Мартыненко А. П., Мартыненко Г. А., Сорокин В. В., Фаустов Р. Н. Сверхтонкая структура S-состояний мюонного дейтерия / Четвертая международная конференция «Математическая физика и ее приложения»: материалы конф.; ред. чл.-корр. РАН И. В. Волович; д.ф.-м.н., проф. В. П. Радченко. Самара: СамГТУ, 2014. С. 238-239.
  2. Pohl R., Antognini A., Nez F. et al. The size of the proton // Nature, 2010. vol. 466, no. 7303. pp. 213-216. doi: 10.1038/nature09250.
  3. Antognini A., Kottmann F., Biraben F., et al. Theory of the 2S-2P Lamb shift and 2S hyperfine splitting in muonic hydrogen // Annals of Physics, 2013. vol. 331. pp. 127-145, arXiv: 1208.2637 [physics.atom-ph]. doi: 10.1016/j.aop.2012.12.003.
  4. Borie E. Lamb shift in light muonic atoms - Revisited // Annals of Physics, 2012. vol. 327, no. 3. pp. 733-763, arXiv: 1103.1772 [physics.atom-ph]. doi: 10.1016/j.aop.2011.11.017.
  5. Pachucki K. α(Zα)2EF correction to hyperfine splitting in hydrogenic atoms // Phys. Rev. A, 1996. vol. 54, no. 3. pp. 1994-2016. doi: 10.1103/physreva.54.1994.
  6. Khriplovich I. B., Milstein A. I. Corrections to deuterium hyperfine structure due to deuteron excitations // JETP, 2004. vol. 98, no. 2. pp. 181-185, arXiv: nucl-th/0304069.doi: 10.1134/1.1675885.
  7. Friar J. L., Martorell J., Sprung D. W. L. Nuclear sizes and the isotope shift // Phys. Rev. A, 1997. vol. 56, no. 6, 4579, arXiv: nucl-th/9707016. doi: 10.1103/physreva.56.4579.
  8. Korzinin E. Yu., Ivanov V. G., Karshenboim S. G. α2 (Zα)4 m contributions to the Lamb shift and the fine structure in light muonic atoms // Phys. Rev. D, 2013. vol. 88, no. 12, 125019, arXiv: 1311.5784 [physics.atom-ph]. doi: 10.1103/physrevd.88.125019.
  9. Carlson C. E., Nazaryan V., Griffioen K. Proton-structure corrections to hyperfine splitting in muonic hydrogen // Phys. Rev. A, 2011. vol. 83, no. 4, 042509, arXiv: 1101.3239 [physics.atom-ph]. doi: 10.1103/physreva.83.042509.
  10. Jentschura U. D. Lamb shift in muonic hydrogen-I. Verification and update of theoretical predictions // Annals of Physics, 2011. vol. 326, no. 2. pp. 500-515, arXiv: 1011.5275 [hepph]. doi: 10.1016/j.aop.2010.11.012.
  11. Indelicato P. Nonperturbative evaluation of some QED contributions to the muonic hydrogen n = 2 Lamb shift and hyperfine structure // Phys. Rev. A, 2013. vol. 87, no. 2, 022501, arXiv: 1210.5828 [physics.atom-ph]. doi: 10.1103/physreva.87.022501.
  12. Karshenboim S. G., Ivanov V. G., Korzinin E. Yu., Shelyuto V. A. Nonrelativistic contributions of order α5 mµ c2 to the Lamb shift in muonic hydrogen and deuterium, and in the muonic helium ion // Phys. Rev. A, 2010. vol. 81, no. 6, 060501. doi: 10.1103/physreva.81.060501.
  13. Мартыненко А. П. Тонкая и сверхтонкая структура P -уровней мюонного водорода // Ядерная физика, 2008. Т. 71, № 1. С. 126-136.
  14. Krutov A. A., Martynenko A. P. Hyperfine structure of the ground state muonic 3 He atom // EPJ. D, 2011. vol. 62, no. 2. pp. 163-175, arXiv: 1007.1419 [hep-ph]. doi: 10.1140/epjd/e2011-10401-5.
  15. Eides M. I., Grotch H., Shelyuto V. A. Theory of light hydrogenlike atoms // Phys. Rep., 2001. vol. 342, no. 2-3. pp. 63-261, arXiv: hep-ph/0002158. doi: 10.1016/S0370-1573(00)00077-6.
  16. Miller G. A., Thomas A. W., Carroll J. D., Rafelski J. Toward a resolution of the proton size puzzle // Phys. Rev. A, 2011. vol. 84, no. 2, 020101. doi: 10.1103/physreva.84.020101.
  17. Mohr P. J., Taylor B. N., Newell D. B. CODATA recommended values of the fundamental physical constants: 2010 // Rev. Mod. Phys., 2012. vol. 84, no. 4. pp. 1527-1605. doi: 10.1103/revmodphys.84.1527; doi: 10.6028/nist.sp.961e2005; doi: 10.1063/1.4724320.
  18. Martynenko A. P. 2S Hyperfine splitting of muonic hydrogen // Phys. Rev. A, 2005. vol. 71, no. 2, 022506, arXiv: hep-ph/0409107. doi: 10.1103/physreva.71.022506.
  19. Берестецкий В. Б., Лифшиц Е. М., Питаевский Л. П. Квантовая электродинамика. М.: Физматлит, 2006. 720 с.
  20. Breit G. Possible Effects of Nuclear Spin on X-Ray Terms // Phys. Rev., 1930. vol. 35, no. 12. pp. 1447-1449. doi: 10.1103/physrev.35.1447.
  21. Мартыненко А. П. Сверхтонкая структура S-уровней иона мюонного гелия // ЖЭТФ, 2008. Т. 133, № 4. С. 794-804, http://www.jetp.ac.ru/cgi-bin/e/index/r/133/4/p794?a=list.
  22. Hameka H. F. On the Use of Green Functions in Atomic and Molecular Calculations. I. The Green Function of the Hydrogen Atom // J. Chem. Phys., 1967. vol. 47, no. 8. pp. 2728-2735. doi: 10.1063/1.1712290.
  23. Martynenko A. P. Lamb shift in the muonic helium ion // Phys. Rev. A, 2007. vol. 76, no. 1, 012505, arXiv: hep-ph/0612298. doi: 10.1103/physreva.76.012505.
  24. Каршенбойм C. Г., Корзинин Е. Ю., Иванов В. Г. Сверхтонкое расщепление в мюонном водороде: КЭД поправки порядка α2 // Письма в ЖЭТФ, 2008. Т. 88, № 10. С. 737-742.
  25. Faustov R. N., Martynenko A. P. Nuclear structure corrections in the energy spectra of electronic and muonic deuterium // Phys. Rev. A, 2003. vol. 67, no. 5, 052506, arXiv: hepph/0211445. doi: 10.1103/physreva.67.052506.
  26. Vermaseren J. A. M. New features of FORM, 2000. 14 pp., arXiv: math-ph/0010025
  27. The JLAB t20 collaboration (Abbott D., et al.) Phenomenology of the deuteron electromagnetic form factors // EPJ A, 2000. vol. 7, no. 3. pp. 421-427, arXiv: nuclex/0002003. doi: 10.1007/PL00013629.
  28. Faustov R. N., Martynenko A. P. Hadronic vacuum polarization contribution to the Lambshift in muonic hydrogen // EPJ direct, 1999. vol. 1, no. 1. pp. 1-6, arXiv: hep-ph/9906315. doi: 10.1007/s1010599c0006.
  29. Faustov R. N., Martynenko A. P., Martynenko G. A., Sorokin V. V. Radiative nonrecoil nuclear finite size corrections of order α(Zα)5 to the hyperfine splitting of S-states in muonic hydrogen // Phys. Let. B, 2014. vol. 733. pp. 354-358, arXiv: 1402.5825 [hep-ph]. doi: 10.1016/j.physletb.2014.04.056.
  30. Мартыненко А. П. Эффект поляризуемости протона в лэмбовском сдвиге атома водорода // Ядерная физика, 2006. Т. 69, № 8. С. 1344-1351.
  31. Eides M. I. Weak-interaction contributions to hyperfine splitting and Lamb shift in light muonic atoms // Phys. Rev. A, 2012. vol. 85, no. 3, 034503, arXiv: 1201.2979 [physics.atomph]. doi: 10.1103/physreva.85.034503.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Самарский государственный технический университет, 2015

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).