使用轻原子低密度靶测量带电π介子质量

Systematic effects in the measurement of the negatively charged pion mass using laser spectroscopy of pionic helium atoms

The collision-induced shift and broadening of selected dipole transition lines of pionic helium in gaseous helium at low temperatures up to $T=12$ K and pressure up to a few bar are calculated within variable phase function approach. We predict blue shift of the resonance frequencies of the $(n,l)=(16,15) \rightarrow (16,14) $ and $(16,15) \rightarrow (17,14)$ unfavored transitions and red shift for the favored transition $(17,16) \rightarrow (16,15)$. The result may be helpful in reducing the systematic error in proposed future experiments for determination of the negatively charged pion mass…

利用奇异原子X射线光谱学测量带电π介子质量

Measurement of the charged pion mass using X-ray spectroscopy of exotic atoms

本研究通过同时测量1.4巴氮氧混合气体中π介子氮与μ介子氧原子的5g-4f跃迁，以μ介子谱线校准能量，测得负π介子质量为(139.57077±0.00018)MeV/c²，比现有世界平均值高4.2ppm。

氦原子laser谱测定荷电π质量的方法

Proposed method for laser spectroscopy of pionic helium atoms to determine the charged-pion mass

亚稳π介子氦（$π{\rm He}^+$）是一种三体原子，由一个氦核、一个占据$1s$基态的电子和一个处于里德堡态的带负电荷的π介子$π^-$组成，其主轨道角动量量子数为$n\sim \ell+1\sim 16$。我们计算了$n=15$-19区的$π{\rm ^3He}^+$和$π{\rm ^4He}^+$同位素的自旋无关能量。这些包括相对论和量子电动力学修正的订单$R_{\infty}α^2$和$R_{\infty}α^3$在原子单位，其中$R_{\infty}$和$α$表示里德伯和精细结构常数。由于电子自旋和$π^-$的轨道角动量之间的耦合的精细结构分裂，以及辐射和俄歇衰变率的状态也被计算。某些态$(n,\ell)=(16,15)$和$(17,16)$在$π^-$被吸收到氦核中时保持纳秒级的寿命。我们建议使用激光脉冲来诱导$π^-$从这些亚稳态跃迁到具有大俄歇速率的状态（$\sim 10^{11}$ s $^{-1}$）。在$1s$电子的俄歇发射之后剩余的$π{\rm He}^{2+}$离子在与实验靶中的氦原子碰撞期间经历与$s$、$p$和$d$状态的斯塔克混合。这导致$π^-$的立即核吸收。因此，激光束和原子之间的共振条件被揭示为中子、质子、氘核和氚的出现率的尖峰。（续）