关于在轻原子跃迁中探测 Higgs 耦合

鉴于已知的 Higgs 粒子质量以及当前对夸克-轻子 Higgs 耦合的约束，我们推导了从轻原子和离子中提取轻子-核子 Higgs 耦合上限的条件，并假设局部精确的两体和三体方法可能是有益的。最近的一项工作提出在重原子中提取这些限制，其中 Higgs 项被增强了约 $10^3 AZ$，这归因于大的耦合修正因子以及大的 $A$ 和 $Z$，并假设具有足够精确的相对论电子波函数。我们首先重新审视了在轻子介子离子中利用 Lamb 移位的旧想法，其中由于介子波函数在原点处的集中，耦合被增强了约 $201^3 AZ^3$，而介子耦合修正因子已接近 1。对于介子氦，需要低于 0.1 ppm 的实验精度才能达到对 Higgs 耦合的约束。然而，由于小介子轨道导致的有限尺寸项对核势的依赖性，理论不确定性很大，并且由于 Lamb 移态是唯一可精确测量的态，无法通过使用多个态来消除它们。在正常（电子）轻系统中，低能态之间的跃迁位于光学区域附近，允许进行精确实验，并且可以通过从一组跃迁（例如 ${\rm He}^+$ 中的 $1S-2S$ 以及改进的 $2^3S-2^3P$ 和 $2^1S-2^3S$）中消除有限尺寸、极化和 Zemach 矩项来提取耦合，而如果附加跃迁也能被精确测量，则可以使用同位素位移。