Laser spectroscopy of muonic deuterium - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Science Année : 2016

Laser spectroscopy of muonic deuterium

Randolf Pohl
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Francois Nez
Luis Fernandes
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Fernando D. Amaro
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M.R. Joao Cardoso
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Daniel S. Covita
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Andreas Dax
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Satish Dhawan
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Marc Diepold
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Adolf Giesen
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Andrea L. Gouvea
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Thomas Graf
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Theodor W. Hänsch
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Paul Knowles
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Franz Kottmann
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Yi-Wei Liu
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Jose A.M. Lopes
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Livia Ludhova
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Cristina M.B. Monteiro
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Francoise Mulhauser
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Tobias Nebel
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Paul Rabinowitz
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Joaquim M.F. dos Santos
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Lukas A. Schaller
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Karsten Schuhmann
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David Taqqu
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Joao F.C.A. Veloso
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Aldo Antognini
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Résumé

The deuteron is the simplest compound nucleus, composed of one proton and one neutron. Deuteron properties such as the root-mean-square charge radius rd and the polarizability serve as important benchmarks for understanding the nuclear forces and structure. Muonic deuterium μd is the exotic atom formed by a deuteron and a negative muon μ–. We measured three 2S-2P transitions in μd and obtain rd = Embedded Image fm, which is 2.7 times more accurate but 7.5σ smaller than the CODATA-2010 value rd = Embedded Image fm. The μd value is also 3.5σ smaller than the rd value from electronic deuterium spectroscopy. The smaller rd, when combined with the electronic isotope shift, yields a “small” proton radius rp, similar to the one from muonic hydrogen, amplifying the proton radius puzzle.

Dates et versions

hal-01554340 , version 1 (03-07-2017)

Identifiants

Citer

Randolf Pohl, Francois Nez, Luis Fernandes, Fernando D. Amaro, Francois Biraben, et al.. Laser spectroscopy of muonic deuterium. Science, 2016, 353 (6300), pp.669-673. ⟨10.1126/science.aaf2468⟩. ⟨hal-01554340⟩
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