質(zhì)子是構(gòu)成物質(zhì)世界的基本粒子之一，它具有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由帶電的夸克和不帶電的膠子組成。質(zhì)子內(nèi)部的電荷分布半徑通常也被用來衡量質(zhì)子的大小。2010年，物理學(xué)家通過精確測量繆氫原子（氫原子中的電子被替換成繆子）蘭姆位移，捕捉到質(zhì)子內(nèi)部電荷分布對繆氫原子能級造成的微小影響，從而確定了電荷分布的半徑。盡管繆氫光譜實驗的精度遠(yuǎn)高于其他實驗，但從中獲得的電荷分布半徑較此前全球?qū)嶒炂骄�值相差�?個標(biāo)準(zhǔn)差——這就是所謂的質(zhì)子大小之謎。2019年，最新的電子-質(zhì)子散射和氫原子光譜實驗與繆氫實驗結(jié)果符合，預(yù)示著質(zhì)子大小之謎正在逐步得以破解，實驗上的分歧也在逐漸縮小。 O@? *5  
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迄今為止，繆氫光譜實驗依然是獲取質(zhì)子電荷半徑最精確的實驗手段。光譜學(xué)高精度測量使得QCD的貢獻(xiàn)在理論與實驗對比中愈加舉足輕重。事實上，從繆氫蘭姆位移中提取電荷分布半徑，最主要的理論誤差就來源于非微擾QCD主導(dǎo)的雙光子交換費曼圖。為此，北京大學(xué)物理學(xué)院理論物理研究所馮旭研究員課題組與康涅迪格大學(xué)靳路昶助理教授合作，解決了雙光子圖的紅外發(fā)散問題，發(fā)展了全新的長程減除方案來降低統(tǒng)計誤差，并依托中國超算天津中心“天河三號”超級計算機首次實現(xiàn)了雙光子圖的格點計算（如圖）。在此基礎(chǔ)上，他們擬進(jìn)一步開展更為系統(tǒng)、精度更高的計算，以期最終解決“質(zhì)子究竟有多大”這一基本科學(xué)問題。 T>pz?e^5&  
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與此同時，馮旭課題組的研究表明，格點方法還可用于研究超精細(xì)光譜等其他重要的光譜學(xué)物理量。將格點QCD研究拓展至原子光譜學(xué)，為夸克和膠子尺度的高能物理研究與極高精度的原子光譜學(xué)研究構(gòu)建跨學(xué)科的橋梁，這也將是北大格點團(tuán)隊未來的工作重點之一。 f)!7/+9>  
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2022年4月29日，相關(guān)研究工作以《繆氫蘭姆位移雙光子交換貢獻(xiàn)的格點QCD計算》（“Lattice QCD Calculation of the Two-Photon Exchange Contribution to the Muonic-Hydrogen Lamb Shift”）為題，在線發(fā)表于《物理評論快報》（Physical Review Letters）；北京大學(xué)物理學(xué)院2018級博士研究生傅楊為論文的第一作者，2018級本科生陸辰飛參與了部分計算和數(shù)據(jù)分析。 O,?aVgY  
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上述研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃，以及量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心、北京大學(xué)高能物理研究中心、國家超級計算天津中心等支持。 6*=
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相關(guān)鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.172002