近日，精密測(cè)量院原子分子外場(chǎng)理論研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合加拿大新不倫瑞克大學(xué)、浙江理工大學(xué)、海南大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)，在氦原子同位素位移研究方面取得重要進(jìn)展，成功解決了“氦原子核電荷半徑方差之謎”。

此前，基于氫原子與繆氫原子光譜測(cè)量所確定的質(zhì)子電荷半徑存在顯著差異，“質(zhì)子半徑之謎”已困擾學(xué)界近十五年。近年來(lái)，在氫原子體系中，不同實(shí)驗(yàn)測(cè)得的質(zhì)子半徑結(jié)果日益分化，其成因始終未明。氦核系統(tǒng)也面臨著類似的難題。

氦-3與氦-4核電荷半徑平方差圖，箭頭所指位置為本研究結(jié)果

針對(duì)這一難題，精密測(cè)量院原子分子外場(chǎng)理論研究組及其合作者從理論層面引入了³He超精細(xì)結(jié)構(gòu)中的單重態(tài)與三重態(tài)的混合效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，這一此前被忽視的效應(yīng)正是導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差的關(guān)鍵因素。該研究不僅消除了氦同位素核電荷半徑測(cè)量中的顯著差異，增強(qiáng)了當(dāng)前電子與繆子原子理論框架的可靠性，也為標(biāo)準(zhǔn)模型中輕子普適性的成立提供了有力證據(jù)，為未來(lái)開(kāi)展更高精度的量子電動(dòng)力學(xué)檢驗(yàn)及探索潛在新物理奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

相關(guān)研究成果以Letter形式發(fā)表在《Physical Review Research》期刊上。論文第一作者為精密測(cè)量院博士畢業(yè)生戚曉秋，通訊作者為精密測(cè)量院研究員史庭云和海南大學(xué)教授鐘振祥。

該項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和浙江理工大學(xué)科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：https://journals.aps.org/prresearch/abstract/10.1103/PhysRevResearch.7.L022020