通过拉姆夏普位移与超精细结构探测第五力
原子物理
2026-03-03 v1 核实验
核理论
摘要
受 ATOMKI 对 8Be 和 4He 过渡异常的启发，我们研究 X17 引起的 muonic 原子中的拉姆夏普位移和超精细结构。我们采用高斯展开方法求解束缚态问题，构建统一哈密顿量，包含标准电磁基线以及向量和 pseudoscalar X17 交换。自旋无关的拉姆夏普位移由一致的向量 mu-nucleus 相互作用描述，而自旋依赖的超精细区块则按原子种类构建。我们发现中性子数为奇数的核更适合向量超精细情形，而原子序数为奇数的核更适合 pseudoscalar 情形。基于信噪比，我们识别出 muonic deuterium、muonic helium-3 离子和 muonic helium-4 离子为最具前景的近期拉姆夏普位移探针，已有精密基准。对于未来的光谱学，最大的向量拉姆夏普位移信号预计在 muonic silicon-29 中出现，而领先的 1S 超精细目标为向量情形下的 silicon-29 和 pseudoscalar 情形下的 phosphorus-31。主要理论不确定性来自对核自旋成分的 Schmidt 模型处理。
引用
@article{arxiv.2603.01429,
title = {Probing a Fifth Force in Muonic Atoms through Lamb Shifts and Hyperfine Structure},
author = {Xiaoxuan Lin and Qian Wu and Wei Kou and Xurong Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.01429},
year = {2026}
}
备注
22 pages, 6 figures, 13 tables