原子氢的亚亚部分千分之一标准模型测试

量子电动力学（QED）是第一个相对论量子场论，描述光-物质相互作用的基本机制，是标准模型（SM）的支柱之一。通过 QED 的惊人精度，SM 对简单系统如氢原子的能级可预测至小数点后 13 位，这使得氢原子光谱成为理想的测试场。然而，来自原子氢不同跃迁提取的物理常数（如原子质子电荷半径 $r_\mathrm{p}$）的一致性，构成了对该理论的检验。然而，来自原子氢最近测量的 $r_\mathrm{p}$ 值在彼此之间以及与μonic 氢光谱更精确值之间存在部分不一致。这阻碍了在实验不确定度水平上检验 QED。本文报告了对氢原子 2S-6P 跃迁的测量，具足够精度，以区分不同 $r_\mathrm{p}$ 值，从而实现对 QED 和 SM 的严格测试。我们的结果 $\nu^{}_{\text{2S-6P}}$ = 730,690,248,610.79(48) kHz 给出 $r_\mathrm{p}$ = 0.8406(15) fm 的值，比其他原子氢确定值至少 精确 2.5 倍，且与μonic 值高度一致。SM 对该跃迁频率的预测（730,690,248,610.79(23) kHz）与我们的结果高度吻合，使 SM 在 0.7 个部份百万分之一（ppt）以及具体而言地对束缚态 QED 修正在 0.5 个部份百万分之一（ppm）进行测试——这是其迄今为止最精确的测试。