超越庞加莱应力：氢原子电磁质量的现代量子场论视角

我们从现代量子场论的角度重新审视长期以来的电磁质量问题。聚焦于两个相互独立的氢原子系统，其中一个处于激发的 nS 态，另一个处于基态 1S 态，我们通过将完整的能量-动量张量与点型束缚状态模型的预测进行比较，从而孤立电子总线速度贡献的电磁部分。我们的分析表明，领先的扰动校正引入了一个因子 4/3，以及后续校正，表明有效电磁质量偏离常规关系 E/c^2。这一差异归因于电磁场的内在非局域性，而非来自额外的补偿机制如庞加莱应力。我们进一步将量子场论结果与高度精确的薛定谔方程预测进行比较，后者尽管忽略了更高阶项，却在平均误差上仅为约 10^{-5}\%。尝试通过扰动包括电子波函数自相互作用来提高准确性反而会增加误差，这促使我们重新审视底层扰动假设。我们的发现表明，可能需要对树水平作用进行非扰动处理，才能充分捕捉量子场论中束缚态的动力学。