Proton Structure from the Measurement of 2S-2P Transition Frequencies of Muonic Hydrogen

Antognini, Aldo und Nez, Francois und Schuhmann, Karsten und Amaro, Fernando und Biraben, Francois und Cardoso, Joao und Covita, Daniel und Dax, Andreas und Dhawan, Satish und Diepold, Marc und Fernandes, Luis und Giesen, Adolf und Gouvea, Andrea und Graf, Thomas und Hänsch, Theodor und Indelicato, Paul und Julien, Lucile und Kao, Cheng-Yang und Knowles, Paul und Kottmann, Franz und Le Bigot, Eric und Liu, Yi-Wei und Lopes, Jose und Luhova, Livia und Monteiro, Christina und Mulhauser, Francoise und Nebel, Tobias und Rabinowitz, Paul und dos Santos, Joaquim und Schaller, Lukas und Schwob, Catherine und Taqqu, David und Veloso, Joao und Vogelsang, Jan und Pohl, Randolf (2013) Proton Structure from the Measurement of 2S-2P Transition Frequencies of Muonic Hydrogen. Science, 339 (6118), Seiten 417-420. American Association for the Advancement of Science (AAAS). doi: 10.1126/science.1230016. ISSN 0036-8075.

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Kurzfassung

Accurate knowledge of the charge and Zemach radii of the proton is essential, not only for understanding its structure but also as input for tests of bound-state quantum electrodynamics and its predictions for the energy levels of hydrogen. These radii may be extracted from the laser spectroscopy of muonic hydrogen (μp, that is, a proton orbited by a muon). We measured the 2S^F=0_1/2 - 2P^F=1_3/2 transition frequency in μp to be 54611.16(1.05) gigahertz (numbers in parentheses indicate one standard deviation of uncertainty) and reevaluated the 2S^F=1_1/2 - 2P^F=2_3/2 transition frequency, yielding 49881.35(65) gigahertz. From the measurements, we determined the Zemach radius, rZ = 1.082(37) femtometers, and the magnetic radius, rM = 0.87(6) femtometer, of the proton. We also extracted the charge radius, rE = 0.84087(39) femtometer, with an order of magnitude more precision than the 2010-CODATA value and at 7σ variance with respect to it, thus reinforcing the proton radius puzzle.

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Dokumentart:

Zeitschriftenbeitrag

Titel:

Proton Structure from the Measurement of 2S-2P Transition Frequencies of Muonic Hydrogen

Autoren:

Autoren	Institution oder E-Mail-Adresse	Autoren-ORCID-iD	ORCID Put Code
Antognini, Aldo	Max-Planck-Institut für Quantenoptik	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Nez, Francois	Laboratoire Kastler Brossel	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Schuhmann, Karsten	Technologiegesellschaft für Strahlwerkzeuge	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Amaro, Fernando	Universidade de Coimbra	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Biraben, Francois	Laboratoire Kastler Brossel	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Cardoso, Joao	Departamento de Física, Universidade de Coimbra	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Covita, Daniel	Departamento de Física, Universidade de Coimbra	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Dax, Andreas	Physics Department, Yale University	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Dhawan, Satish	Physics Department, Yale University	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Diepold, Marc	Max-Planck-Institut für Quantenoptik	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Fernandes, Luis	Departamento de Física, Universidade de Coimbra	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Giesen, Adolf	Adolf.Giesen (at) dlr.de	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Gouvea, Andrea	Departamento de Física, Universidade de Coimbra	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Graf, Thomas	Institut für Strahlwerkzeuge, Universität Stuttgart	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hänsch, Theodor	Max Plank Institut für Quantenoptik	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Indelicato, Paul	Laboratoire Kastler Brossel	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Julien, Lucile	Laboratoire Kastler Brossel	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kao, Cheng-Yang	National Tsing Hua University	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Knowles, Paul	University de Fribourg	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kottmann, Franz	2Institute for Particle Physics, Eidgenössische Technische Hochschule (ETH	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Le Bigot, Eric	Laboratoire Kastler Brossel	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Liu, Yi-Wei	Physics Department, National Tsing Hua University	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Lopes, Jose	Universidade de Coimbra	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Luhova, Livia	Département de Physique, Université de Fribourg,	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Monteiro, Christina	Universidade de Coimbra	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Mulhauser, Francoise	University de Fribourg	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Nebel, Tobias	Max Plank Institut für Quantenoptik	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Rabinowitz, Paul	Princeton University	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
dos Santos, Joaquim	Universidade de Coimbra	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Schaller, Lukas	University de Fribourg	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Schwob, Catherine	Laboratoire Kastler Brossel	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Taqqu, David	Paul Scherrer Institute	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Veloso, Joao	Univeristy of Aveiro, Portugal	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Vogelsang, Jan	Max-Planck-Institut für Quantenoptik	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Pohl, Randolf	Max Plank Institut für Quantenoptik	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT

Datum:

25 Januar 2013

Erschienen in:

Science

Referierte Publikation:

Open Access:

Nein

Gold Open Access:

Nein

In SCOPUS:

In ISI Web of Science:

Band:

339

DOI:

10.1126/science.1230016

Seitenbereich:

Seiten 417-420

Verlag:

American Association for the Advancement of Science (AAAS)

Name der Reihe:

Science Journals

ISSN:

0036-8075

Status:

veröffentlicht

Stichwörter:

Proton Structure, Muonic Hydrogen

HGF - Forschungsbereich:

Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr

HGF - Programm:

Luftfahrt

HGF - Programmthema:

Starrflügler (alt)

DLR - Schwerpunkt:

Luftfahrt

DLR - Forschungsgebiet:

L AR - Starrflüglerforschung

DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):

L - Laserforschung und -technologie (alt)

Standort:

Stuttgart

Institute & Einrichtungen:

Institut für Technische Physik

Hinterlegt von:

Haupts, Melanie Sabrina

Hinterlegt am:

03 Mai 2013 14:15

Letzte Änderung:

22 Jun 2023 12:37

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