中外科学家合作开辟量子电动力学理论检验新方法

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记者20日从中国科学院精密测量科学与技术创新研究院获悉，该院与澳大利亚国立大学、加拿大温莎大学合作，实现氦原子413纳米幻零波长的精确计算和精密测量，开辟了“隐形”原子幻零波长检验量子电动力学理论的新途径。相关研究成果发表在国际学术期刊《科学》杂志。

量子电动力学是描述粒子间电磁相互作用的基本物理理论，是支撑现代物理学发展的基石。对量子电动力学理论的严格检验，有助于确定基本物理常数、探究原子核相关性质以及探索超越标准模型以外的新物理。

“正因如此，量子电动力学理论提出近80年来，人们对其检验从未间断。”论文通讯作者之一、中科院精密测量院原子分子外场理论组研究员唐丽艳介绍，迄今量子电动力学理论检验的方法有电子反常磁矩的精确确定、少电子原子分子精密谱研究。

2013年，唐丽艳与澳大利亚一名学者首次从理论上提出利用幻零波长检验量子电动力学理论的新方案。其后通过近10年理论方法的持续发展和实验方案的不断探索，最终实现氦原子的幻零波长对量子电动力学理论的高精度检验。

唐丽艳解释说，幻零波长是指当激光波长调制到特定的频率时，原子感受不到外加电场的作用，在激光场中如同隐形了一般。国际合作团队通过一种新方法，结合高精度原子结构理论计算，实现了在三百万分之一水平上对量子电动力学理论的新检验。

目前，团队依然在继续攻关。唐丽艳表示，未来实验测量精度有望提高一个数量级，在此精度下，一方面可以拓宽人们对量子电动力学理论的认知，另一方面可能探测到原子核的相关效应，为从“隐形”原子角度探究核结构性质开辟新的研究窗口。