Evaluation of the proton charge radius from e-p scattering
针对质子半径之谜、μ介子氢测量质子电荷半径与电子氢和电子-质子散射测量质子电荷半径之间的差异，重新研究了电子散射测量质子电荷半径的提取方法。我们提供了一个推荐值的质子RMS电荷半径，$r_E = 0.879 \pm 0.011$调频，弹性电子-p散射数据的全球检查的基础上。不确定性包括贡献，以考虑不同的数据集之间的紧张关系和半径之间的不一致，使用不同的提取程序。
2015-05-11 hep-ph nucl-ex nucl-th
A self-consistent value of the electric radius of the proton from the Lamb shift in muonic hydrogen
最近，高精度测量的兰姆位移的μ子氢已经完成。由此数据可以高精度地提取质子电荷半径的精确值。要做到这一点，在理论方面也应该达到足够的精度，包括对高阶质子结构效应的适当处理。在这里，我们考虑一个高阶贡献的有限大小的质子的兰姆位移μ介子氢。到目前为止，只有模型相关的校正结果是已知的。同时，所涉及的模型与现有的电子-质子散射实验数据以及从μ介子氢的兰姆位移中提取的质子电荷半径值不一致。我们考虑了质子有限尺寸的高阶贡献，并最终导出了一个自洽的质子电半径值。质子电荷半径的重新估算值为R_E=0.84022（56）fm。
2014-05-23 hep-ph physics.atom-ph
The FAMU experiment at RIKEN RAL for a precise measure of the proton radius
RIKEN RAL的FAMU实验的目标是测量μ介子氢基态的超精细分裂，以便能够以优于$5 \times 10^{-3}$的精度确定质子Zemach半径。这种测量与普通氢测量的比较可能有助于解决所谓的“质子半径之谜”，这是由从μ介子兰姆位移中提取的质子电荷半径值与基于e-p散射和普通氢光谱的值之间的$6 σ$差异引发的。
2020-10-03 physics.atom-ph physics.ins-det
The Proton Radius Puzzle
质子的大小，特别是它的电荷半径，被认为是已知的约1%的准确度。现在，一种用μ子而不是电子探测质子的新方法发现半径小了大约4%，并且给出了大约0.1%的不确定性极限。我们回顾了不同的测量，一些计算的基础上，他们的一些建议，已提出解决冲突，并简要概述了新的相关实验举措。然而，目前，该问题的解决方案仍然未知。
2015-02-18 hep-ph physics.atom-ph
New measurement of the $1S-3S$ transition frequency of hydrogen: contribution to the proton charge radius puzzle
我们提出了一种新的测量$1S-3S$双光子跃迁频率的氢，实现了在室温原子束上的连续波激发激光在205 nm，与$9\times10^{-13}$的相对不确定度。由此测量推导出的质子电荷半径$r_\text{p}=0.877(13)$ fm与当前CODATA推荐值非常一致。这一结果有助于正在进行的搜索，以解决质子电荷半径的难题，这是由CODATA值和更精确的测定$r_\text{p}$从μ子氢光谱之间的差异。
2018-04-27 physics.atom-ph
Proton radius from electron-proton scattering and chiral perturbation theory
我们确定的均方根质子电荷半径，$R_{\rm p}$，从一个适合低$Q^2$电子-质子弹性散射截面数据与固定的较高的时刻（不确定性内）的手征微扰理论预测的值。我们得到了$R_{\rm p}=0.857(11)$ fm。这个数值介于μ介子氢分析得到的值和CODATA值（基于原子氢光谱和电子-质子散射测定）之间。
2017-03-28 hep-ph nucl-ex nucl-th
Why three-body physics do not solve the proton radius puzzle
研究了μ子氢谱实验[1]中弱束缚三体系统的可能参与，该实验可以解决当前质子半径测定之间的差异。使用具有复数坐标旋转的变分计算，表明最近被提出作为可能候选者的$pμe$离子在感兴趣的能量区域中没有共振态。QED能级位移包括唯象包括汤川势的三体库仑哈密顿对角化之前。它也表明，$ppμ$分子离子不能发挥任何作用，在观察线。
2012-05-24 physics.atom-ph
Brief review of the theory of the muonic hydrogen Lamb shift and the proton radius
最近的μ介子氢兰姆位移已测量前所未有的准确性，允许精确测定质子半径。该测定与（主要）从氢兰姆位移和电子-质子散射获得的先前CODATA值相差5 σ。在一个有效场论的形式主义，我将定义质子半径和简要回顾一些方面的理论预测的μ子氢兰姆位移，研究纯QED类计算和强子效应。
2011-08-05 hep-ph nucl-th physics.atom-ph
The Lamb shift in muonic hydrogen and the electric rms radius of the proton
本文提出μ子氢中的μ子应被视为由正负电子对修饰的准粒子而非裸粒子，从而消除质子半径之谜，并得到与 CODATA-2010 一致的质子电荷半径。
2023-04-14 physics.atom-ph
Review of experimental and theoretical status of the proton radius puzzle
测量到的μ介子氢的兰姆位移与电子-质子散射和常规氢光谱学的预期之间的差异被称为质子半径之谜，其最“平凡”的分辨率需要基本里德伯常量值的$> 5 σ$位移。我简要地回顾了光谱和散射测量的现状，最近的理论发展，以及对基础物理的影响。
2017-02-03 hep-ph nucl-th physics.atom-ph
Precision Rydberg State Spectroscopy with Slow Electrons and Proton Radius Puzzle
针对质子半径之谜，提出利用主量子数约18的慢速圆形里德伯态氢原子改进光谱测量，以精确测定里德伯常数，并给出跃迁品质因数改进估计及仪器改进方案。
2023-09-30 physics.atom-ph
The Proton Radius Puzzle- Why We All Should Care
本文评述了质子半径之谜的现状（截至会议召开之日）.最可能的潜在的理论和实验解释进行了讨论。要么是电子氢实验不够精确，无法测量质子半径，要么是双光子交换效应没有得到适当的解释，要么是存在某种新的物理学。我希望即将进行的实验将在明年左右解决这个问题。Ta
2018-09-25 hep-ph nucl-ex nucl-th
Can Large Extra Dimensions Solve the Proton Radius Puzzle?
从最近的μ子氢光谱[Antognini et al. 2013; Pohl et al. 2010]中提取的质子电荷半径与CODATA 2010推荐值[Mohr et al. 2012]相差超过4%或$4.4 σ$。这一矛盾被称为“质子半径之谜”，是对粒子物理学标准模型的一个巨大挑战，并引发了近年来量子电动力学计算的大量工作。质子半径之谜可能表明存在一个额外的修正，它扩大了μ子氢的2S-2 P能隙。在这里，我们探讨了大额外维度的可能性，它可以在小尺度上修改牛顿引力，降低2S态的能量，而2 P态几乎不变。我们发现，这种效应可以由四个或更多的大的额外的维度，这是目前的低能物理的限制所允许的。
2013-03-21 hep-ph physics.atom-ph
Extraction of the proton radius from electron-proton scattering data
我们进行了一个新的分析电子质子散射数据，以确定质子的电和磁半径，强制执行模型独立的约束，从形状因子分析。对可能的系统效应进行了广泛的研究。一种改进的分析，rebins在相同的运动学设置的数据，并避免了缩放假设的系统误差与统计误差。采用辐射校正的标准模型，我们对2010年美因茨A1合作数据的改进分析产生了质子电半径$r_E = 0.895(20)$ fm和磁半径$r_M = 0.776(38)$ fm。应用于世界数据（不包括美因茨数据）的类似分析表明$r_E = 0.916(24)$ fm和$r_M = 0.914(35)$ fm。美因茨和世界的电荷半径值是一致的，一个简单的组合产生的值$r_E = 0.904(15)$ fm是$4σ$大于CREMA协作μ子氢的测定。美因茨和世界的磁半径值相差$2.7σ$，简单平均值产生$r_M= 0.851(26)$ fm。的情况下，发表的μ介子氢和电子散射数据可以调和进行了讨论，包括可能存在的缺陷，需要进一步分析的标准辐射校正模型。
2015-07-28 hep-ex hep-ph nucl-ex
Muonic hydrogen and the proton radius puzzle
Pohl等人从μ介子氢的2 P和2S态之间的测量能量差中非常精确地提取质子半径，与从电子氢或弹性电子-质子散射中提取的质子半径明显不一致。这是质子半径之谜。解释了谜题的起源和相信它非常重要的原因。各种可能的解决方案的难题，并确定了未来的工作需要解决的难题进行了讨论。
2013-05-30 hep-ph nucl-ex nucl-th
Non-Perturbative Lepton Sea Fermions in the Nucleon and the Proton Radius Puzzle
一个可能的解释[U. D.~ Jentschura，Phys.修订版本\研究了质子半径之谜{ \bf 88}，062514（2013）]中由质子的非微扰轻子对含量引起的质子半径之谜。定义良好的数量取决于这个轻子对内容进行评估。发现每一个都是$10({α\over π})^2$的量级，因此我们发现质子中存在这样的轻子对含量。然而，我们认为，这个相对较大的结果和回路图的一般特征排除了轻子对内容作为质子半径之谜的解释的可能性。此外，一类质子半径之谜的解释（其中的依赖于$μp$相对距离是作为一个接触相互作用）的贡献被确定。
2015-01-16 hep-ph nucl-ex nucl-th
The hydrogen Lamb shift and the proton radius
兰姆位移的测量和理论现在都是一个动态发展的领域，我们给目前的数据进行了审查。理论和实验的临界比较可以用质子电荷半径的值来完成，我们注意到它的测定的几个结果。
2000-08-14 hep-ph physics.atom-ph
Coulomb corrections to electron scattering on the extended source and the proton charge radius
结果表明，在库仑修正的电子-质子散射截面的质子电荷形状因子的帐户显着减少质子电荷半径$r_{\mathrm{E}}$，从$ep$散射数据中提取的值之间的差异，并遵循从μ子氢数据。当电子能量远大于电子质量但远小于$r_{\mathrm{E}}^{-1}\approx 230$ ~MeV时，相对修正具有普适形式$δr_{\mathrm{E}}/r_{\mathrm{E}}=-πα/2$，其中$α$为精细结构常数。
2014-02-13 hep-ph nucl-th physics.atom-ph
On the accuracy of the optical determination of the proton charge radius
用不同的方法测定质子电荷半径产生了不一致性。最精确的值（μ介子氢的光谱）与三个不太精确的值（普通氢和氘的光谱，MAMI弹性电子-质子散射截面的相对测量，以及对e-p截面绝对测量的世界数据的评估）强烈不一致。在这里，我们的问题的质子电荷半径的测定通过普通氢和氘光谱的准确性，并证明其准确性可能被高估。特别是，我们重新确定从每个相关的过渡，并发现两个光学实验，这是最重要的统计，结果并不完全一致。这种不一致性与其说是结果之间的差异，不如说是结果之间的“张力”，然而，这意味着需要对不确定性进行更保守的估计。在对不确定度作了更实际的估计后，用普通原子和μ原子的光谱计算质子电荷半径的结果相当一致。
2014-10-29 hep-ph physics.atom-ph
Understanding the proton radius puzzle: Nuclear structure effects in light muonic atoms
本文计算了轻μ子原子的原子核结构对兰姆位移的影响。我们采用现代从头算方法，将最先进的核势与超球谐函数方法相结合。我们的计算有助于在兰姆位移测量中确定核电荷半径，这将有助于解决质子半径之谜。
2015-09-04 nucl-th physics.atom-ph
The proton radius (puzzle?) and its relatives
我们审查的电质子电荷半径的测定从一组不同的低能量观测。我们探讨在什么条件下，它可以与适当的有效场论的威尔逊系数。这一讨论推广到其他低能常数。这为我们提供了一个统一的框架来处理与质子电磁相互作用有关的一组低能质子常数。给出了这些天体的非对称定义，以及它们与QCD算符期望值的关系。我们表明，质子半径从光谱和轻子-质子散射（当轻子和质子的非相对论速度移动）是与相同的对象的基本场论与${\cal O}(α)$精度。这些分析的模型依赖性进行了讨论。本文讨论了建立适用于当前或不久的将来轻子-质子散射实验的运动学组态的有效场论的前景。
2021-09-03 hep-ph nucl-th physics.atom-ph
Experiments towards resolving the proton charge radius puzzle
本文综述了质子电荷半径之谜的研究现状。重点是各种实验开始解决μ子氢的结果和散射和定期氢光谱的结果之间的冲突。
2015-10-17 physics.atom-ph
The Proton Radius Puzzle
University of Washington（华盛顿大学）
通过测量μ子氢的2P和2S态能差确定质子半径，结果与电子氢和弹性电子-质子散射提取值不符，暗示库仑定律失效及标准模型中的轻子普遍性可能被违反。
2026-04-25 hep-ph nucl-ex physics.atom-ph
Proton Radius, Darwin-Foldy Term and Radiative Corrections
我们讨论了所谓的达尔文-福尔迪长期的质子和氘的电荷半径从原子氢光谱和核散射数据的评估中的作用。这个术语是否应该包括或排除在核半径中的问题在文献中有争议。我们试图澄清哪些文学价值观对应于哪些惯例。详细讨论公约似乎是有用的，因为最近的实验[R。Pohl等人，Nature第466卷，第213页（2010）]已经表明，在从普通（“电子”）原子氢和μ子氢推断的质子电荷半径之间存在差异。我们还调查的作用，量子电动力学的辐射修正在确定核半径的散射数据，并提出了一个定义的核自能是兼容的散射实验中的辐射修正的减法。
2010-12-17 physics.atom-ph
Schlieren Imaging for the Determination of the Radius of an Excited Rubidium Column
AWAKE开发了一种新的等离子体尾场加速器，使用CERN SPS质子束作为驱动器。质子束团通过电离激光脉冲诱导的10 m长的铷等离子体传输。激光脉冲与质子束的共同传播导致了质子束的自调制不稳定性，该不稳定性将质子束转变为具有数百个小束团的训练，这些小束团驱动尾流场。因此，等离子体半径必须超过质子束半径。提出了用纹影成像法测量蒸气源两端等离子体半径的方法。我们使用纹影成像来估计一列受激铷原子的半径。一个可调谐的，窄带宽的激光器被分成一个光束的铷蒸气的激发和可视化使用纹影成像。利用非常接近铷的D2跃迁线（780 nm）的激光波长，可以在小蒸气源中激发铷原子柱，记录激发柱的纹影信号并估计其半径。我们描述了该方法并显示了测量结果。
2018-01-12 physics.atom-ph
Proton radius puzzle and quantum gravity at the Fermi scale
我们展示了如何“质子半径之谜”从测量的兰姆位移μ介子氢可能会解决的结合能的贡献，由于一个有效的Yukawian引力势相关的带电弱相互作用。与实验结果的差异主要是由于需要实验测定质子的引力半径。在电子氢的兰姆位移中没有类似的贡献，这意味着存在与世代相关的相互作用，证实了以前的提议。μ介子氢在检验引力峰统一的可能方案中起着至关重要的作用，弱相互作用被视为费米尺度下量子引力效应的表现。
2013-12-12 gr-qc hep-ph physics.atom-ph
The proton radius puzzle
从μ介子氢的激光光谱学中对质子半径的高精度测量表明，比从电子-质子散射和氢光谱学中获得的值小六个标准差。这种差异的状态，这是众所周知的质子半径之谜将在本文中讨论，补充从μ介子氘光谱学获得的新见解。
2017-08-19 physics.atom-ph
Proton radius puzzle and large extra dimensions
我们提出了一个理论方案来解决质子半径之谜，最近出现的μ介子氢实验。在这个框架中，4 + n维理论与修正引力相结合。质子和μ子之间在很短的距离内的额外引力相互作用提供了一个能量转移，这解释了μ子和电子氢实验的光谱结果之间的差异。假设修正引力是对现有电磁相互作用的一个小扰动，我们发现这个难题可以在严格限制新力的范围的情况下得到解决。我们的结果不仅为质子半径之谜提供了一个可能的解答，而且为在极小尺度上检验新物理提供了一个方向。
2013-05-23 gr-qc hep-ph nucl-ex
Defining the Proton Radius: a Unified Treatment
背景：目前有很大的兴趣知道质子半径的值，也是它的正确定义。目的：结合不同的文献氢光谱和不同的现代部分子分布，以表明数量$r_p^2\equiv -6 G_E'(0)$是相对论正确的定义，起源于不同的机构的工作。研究方法：使用微扰理论，光锋动力学和基本技术，找到质子半径和电荷密度的相对论正确定义。结果：氢谱和弹性轻子散射测量的质子半径是一致的。作为球对称三维密度的矩的均方半径的推导被证明是不正确的。相对论正确的二维电荷密度与各种部分子分布的各种现代文献有关。在一个新的矩展开，RME的相对论不变矩。
2018-12-11 hep-ph nucl-ex nucl-th
The Lamb shift in muonic hydrogen and the proton radius from effective field theories
本文综合分析了μ子氢兰姆位移的理论预言和质子半径的测定。我们用的是有效场论。这使我们能够将质子半径与量子场论中定义明确的对象联系起来，消除了不必要的模型依赖性。有效场论的使用也有助于我们组织计算，以便我们能清楚地说明结果的参数精度。在本文中，我们审查所有（和检查几个）的能量转移的$α^5$顺序，以及那些规模像$α^6\times$的上下文中的非相对论性有效场论的QED。
2015-12-01 hep-ph nucl-th physics.atom-ph
Is the proton radius puzzle evidence of extra dimensions?
从μ介子氢光谱推断的质子电荷半径与CODATA-2010给出的先前值不兼容，而CODATA-2010本质上依赖于电子-质子相互作用的测量。质子的新尺寸是从μ介子氢的2S-2 P兰姆位移中提取的，与理论预测相比，它显示出0.3 meV的能量过剩，用CODATA半径进行评估。高维引力是解释这种差异的候选者，因为μ子-质子引力相互作用比电子-质子相互作用更强，并且在膜世界模型的背景下，与牛顿势相比，引力势可以在短距离内被极大地放大。受这些想法的启发，我们研究了被限制在厚膜中的μ子氢。我们表明，μ子质子引力相互作用修改额外的维度可以提供额外的2S和2 P状态之间的0.3 meV的分离。在这种情况下，引力能取决于高维普朗克质量，并间接地取决于膜的厚度。研究的行为的引力能相对于膜厚度在一个现实的范围内，我们发现的基本普朗克质量的约束，解决质子半径之谜，并与以前的实验边界是一致的。
2016-08-11 gr-qc hep-ph hep-th
The chiral structure of the Lamb shift and the definition of the proton radius
一旦考虑电磁修正，带电粒子（特别是质子）电磁半径的标准定义是模糊的。我们认为，一个自然的定义，可以在有效场论的框架内的匹配系数。文中还讨论了中子半径的定义。本文详细阐述了与氢和μ子氢有关的有效场论，特别是μ子氢。在重子有效理论下计算了兰姆位移的强子修正（对于极化率效应，只有对数精度）。我们发现，他们发散的π介子质量的倒数手征极限。
2004-12-10 hep-ph nucl-th physics.atom-ph
Some issues concerning the proton charge radius puzzle
本文解释了从电子氢的兰姆位移和从质子的弹性电子散射确定的质子电荷半径的差异，以及最近用μ子氢高精度确定的质子电荷半径的差异。它示出的修改的$2S_{1/2}$和$2P_{3/2}$波函数的“Uehling势”产生的修正$δ(ΔE_{\textrm{Lamb}}) = 0.302$毫电子伏的理论兰姆位移相比，$δ(ΔE_{\textrm{Lamb}}) = 0.322(46)$毫电子伏相当于规定的半径差。这种解释是基于这样的认识，即由外部“Uehling势”修改的束缚态波函数必须由真空偏振传播器传播，以给出正确的领先阶兰姆位移。有人认为，一个冲突的相对论计算忽略了这方面的传播。解释表明，兰姆位移是由QED真空极化动态诱导的，而不仅仅是由试探电荷探测静态外部“Uehling势”的结果。
2012-10-24 physics.atom-ph
Precise determination of proton magnetic radius from electron scattering data
我们从高精度的电子-质子弹性散射截面数据中提取质子磁半径。我们的理论框架结合了色散分析和手征有效场论，实现了低$Q^2$形状因子的形状动力学。它允许我们使用数据$Q^2\sim$ 0.5 GeV $^2$约束半径，并克服了经验拟合和$Q^2 \rightarrow 0$外推的困难。我们得到了一个磁半径$r_M^p$ = 0.850 $\pm$ 0.001（拟合68%）$\pm$ 0.010（理论全范围）fm，显着不同的早期结果从相同的数据，并接近提取的电半径$r_E^p$ = 0.842 $\pm$ 0.002（拟合）$\pm$ 0.010（理论）fm。
2020-02-12 hep-lat hep-ph nucl-ex
Evaluation of the strength of electron-proton scattering data for determining the proton charge radius
精确测量的电子-质子弹性散射截面[物理评论快报。{ \bf 105}，242002（2010）]，以评估它们用于确定质子的rms电荷半径（$R_{\rm E}$）的强度。超过一半的最低$Q^2$的横截面拟合使用两个单参数形状因子模型，第一个基于偶极参数化，第二个线性拟合保角映射变量。这些低$Q^2$拟合将形状因子的斜率外推到$Q^2$ =0，并分别确定约为0.84和0.89 μ m的$R_{\rm E}$值.在较大$Q^2$处用三次样条代替单个常数的情况下，跨越所有$Q^2$的拟合导致$R_{\rm E}$的类似结果。我们的结论是，散射数据是一致的$R_{\rm E}$范围从至少0.84到0.89 fm，因此不能解决之间的差异测定$R_{\rm E}$使用μ子和电子氢原子光谱。
2015-09-18 hep-ph nucl-ex physics.atom-ph
Model independent extraction of the proton charge radius from electron scattering
从解析约束相结合的实验电子-质子散射数据，以确定质子电荷半径。与以前的测定相比，我们提供了一个系统的程序，用于分析任意数据，而无需依赖于模型的假设的形状因子形状。我们还研究了包括电子-中子散射数据和$ππ\to N\bar{N}$数据的影响。使用代表性数据集，我们发现仅使用质子散射数据的r_E^p=0.870 +/- 0.023 +/- 0.012 fm;添加中子数据的r_E^p=0.880^{+0.017}_{-0.020} +/- 0.007 fm;添加$ππ$数据的r_E^p=0.871 +/- 0.009 +/-0.002 +/- 0.002 fm。该分析可以很容易地扩展到其他核子形状因子和导出的可观测量。
2010-11-24 hep-ph nucl-ex nucl-th
On the pi pi continuum in the nucleon form factors and the proton radius puzzle
本文提出了一种改进的确定$ππ$连续谱对核子电磁形状因子的等矢谱函数的贡献的方法。我们的分析包括最新的结果为$ππ\to\bar N N$分波从罗伊-施泰纳方程，一致的π矢量形状因子的输入，并彻底讨论违反同位旋效应和不确定性估计。作为一个应用程序，我们认为$ππ$贡献的等矢量电和磁半径的总和规则，其中，在准确已知的中子电半径相结合，被发现稍微喜欢一个小的质子电荷半径。
2016-11-11 hep-lat hep-ph nucl-ex
The Radius of the Proton: Size Does Matter
Pohl等人[1]对μ子氢中2S_1/2^F=1到2P_3/2^F=2跃迁的测量和随后的分析得出的结论是，质子的均方根电荷半径与公认的（CODATA [2]）值相差约4%，导致4.9 s.d.。差异我们调查的μ介子氢光谱相关的这种过渡使用束缚态QED与狄拉克波函数和评论的程度，导致上述结论的微扰理论分析可以证实。
2011-05-12 hep-ph nucl-ex nucl-th
Proton charge radius extraction from electron scattering data using dispersively improved chiral effective field theory
我们从弹性形状因子（FF）数据提取质子电荷半径使用一种新的理论框架相结合的手征有效场论和色散分析。动量传递中的复解析性将类空FF在有限$Q^2$处的行为与在$Q^2 = 0$处的导数相关联。在预测理论中计算的FF包含半径作为自由参数。我们通过将预测与类空FF数据的描述性全局拟合进行比较来确定其值，同时考虑到理论和实验的不确定性。我们的方法允许我们使用有限的$Q^2$ FF数据约束的半径（高达$Q^2\sim$ 0.5 GeV $^2$和更大），并避免了依赖于$Q^2 \rightarrow 0$外推的方法中出现的困难。我们得到的半径为0.844（7）fm，与高精度μ介子氢的结果一致。
2019-04-07 hep-lat hep-ph nucl-ex
The alpha particle charge radius, the radion and the proton radius puzzle
本文利用μ子氦-4兰姆位移新数据，在大型额外维度理论中计算radion对2S-2P能级差的影响，从而约束radion有效能标与α粒子半径的关系，并探讨其对质子半径之谜的意义。
2023-07-03 gr-qc hep-ph physics.atom-ph
