Квантовую электродинамику проверили в мюонном неоне
Теория проверку прошла
Физики из США, Франции и Японии измерили частоты переходов между высоколежащими уровнями в мюонном неоне. Так называют связанную систему, состоящую из ядра неона и мюона. Выбранные учеными уровни были достаточно далеки, чтобы на проверку квантовой электродинамики в сильном кулоновском поле влияли неопределенности размера ядра. Результаты расчетов оказались в хорошем согласии с теорией. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.
Прецизионная спектроскопия водородоподобных атомов позволяет проверять поправки квантовой электродинамики к энергиям атомных уровней. Сама квантовая электродинамика при этом дает довольно точные предсказания. Например, в случае перехода 1S-2S атома водорода точность теории составляет примерно три миллионные части, а эксперимента — одну миллиардную часть. Подробнее про спектроскопию водородоподобных атомов читайте в материале «Щель в доспехах».
Один из процессов, влияющий на энергию электрона, — это краткосрочное превращение виртуального фотона в электрон-позитронную пару — он носит название поляризации вакуума. Вклады от поляризации вакуума тем ощутимее, чем сильнее электростатическое взаимодействие между ядром и лептоном, поэтому для обычного атома водорода они малы. Для того, чтобы исследовать квантовую электродинамику в режиме сильного поля физики используют многозарядные ионы, либо мюонные атомы. В последних электрон заменен на мюон, из-за чего лептон оказывается в 200 раз ближе к ядру.