
量子电动力学(QED)是物理学中最为严谨的理论之一,描述了光与物质之间的电磁相互作用。然而,在极强的背景电磁场下QED理论的准确性尚未可知。高电荷态离子的轨道电子可以感受原子核产生的极强库伦势场,是观测极端强电场下QED效应的理想体系。
在QED框架下,理论上可以准确预言电子的g因子,它是表征电子与磁场作用的一个至关重要的物理量。过去,科学家对高电荷态离子的电子g因子实验研究一直停留在轻核区域。最近,我系青年研究员屠秉晟与马克斯普朗克核物理研究所Klaus Blaum 教授领导的 ALPHATRAP 团队合作,对中重核区域的类硼锡离子(Z=50)的轨道电子g因子进行了精确测量。实验精度高达 0.5 ppb(十亿分之一),这相当于测量北京至上海的距离仅误差0.5毫米。这一实验为强场环境下少电子原子体系QED理论的适用性提供了严格的证明,同时提供了精细结构常数α测定的一种新方法。该工作发表于《物理评论快报》(Editors' Suggestion)。
马克斯普朗克核物理研究所的博士生J.Morgner与复旦大学青年研究员屠秉晟为该论文的主要完成人。J.Morgner为本论文的通讯作者,J.Morgner与屠秉晟为本论文的共同第一作者。
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J. Morgner†, B. Tu†, M. Moretti, C. M. König, F. Heiße, T. Sailer, V. A. Yerokhin, B. Sikora, N. S. Oreshkina, Z. Harman, C. H. Keitel, S. Sturm and K. Blaum
Physical Review Letters 134, 123201 (2025). DOI: doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.123201