《反質子氦和氫分子離子的高階相對論修正》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由鐘振祥擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：反質子氦和氫分子離子的高階相對論修正
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鐘振祥
- 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
反質子氦和氫分子離子都是由一個電子和兩個原子核構成的雙中心三體系統；該系統的實驗與理論結合的精密譜研究可用於探測原子核性質，如：(反)質子-電子質量比、反質子磁矩等等。歐洲核子中心一直在進行反質子氦精密譜研究(精度目標10E-10)以測量反質子性質，進而檢驗CPT對稱性。氫分子離子精密譜的測量實驗也在不斷進行，其測量精度有可能達到10E-14。對於相應的雙中心三體系統理論，其非相對論能級、低階相對論和輻射修正的相對誤差已經減小到10E-11以下。理論誤差主要來自於高階的相對論和輻射修正，其中相對論二階微擾項的計算精度亟待提高。本項目將在雙中心三體系統下建立超越玻恩-奧本海默近似的相對論二階微擾項計算方法，並運用到反質子氦和氫分子離子精密譜中。項目的實施將提高這兩個體系精密譜的高階相對論和輻射修正精度，為相應實驗提供更可靠的理論輸入值，在測量(反)質子-電子質量比、反質子磁矩上具有重要意義。
結題摘要
氫分子離子和反質子氦精密譜研究的目的是確定（反）質子-電子質量比，需要對其非相對論能級、低階相對論和QED效應以及高階相對論和QED效應進行理論研究和高精度計算。本結題項目原計畫發展屬於m(alpha)6階的相對論微擾二階修正項的計算方法，並運用於氫分子離子和反質子氦。項目實施過程中，對原計畫研究內容進行了拓展：計算了氦原子精細劈裂的二階相對論修正項，研究同屬於m(alpha)6階的相對論微擾一階項的理論，開展了反質子氦外場效應研究。主要研究成果包括：（1）發展了相對論微擾二階修正項的Dalgarno-Lewis計算方法，計算了氦原子精細劈裂二階修正貢獻；（2）採用非相對論量子電動力學推導出m(alpha)6階和m(alpha)6(m/M)階的相對論微擾一階理論的等效哈密頓量，並對其進行重整化，消除理論發散；（3）系統計算了H2+和HD+低能振轉態(v=0-4,L=0-4)能級，包含相對論和QED修正領頭項的嚴格計算和高階修正的估算，整體理論精度達到0.4ppb，提出了基於HD+振動0至6躍遷確定質子-電子質量比的實驗方案；(4) 發展了計算反質子氦亞穩態非相對論波函式和能級的方法，並計算了反質子氦極化率以及反質子氦和氦原子基態長程色散係數C6，並評估了反質子氦躍遷的碰撞頻移。本項目的研究成果為分子體系QED理論檢驗和質子電子質量比確定提供了關鍵的理論數據，在國內推動精密測量物理實驗的開展，在國際上推動了氫分子離子精密譜理論的發展，並為歐洲核子中心的反質子氦精密譜實驗提供了碰撞頻移數據。
