論文の概要: Quantum calculation of the collision-induced line-shape effects in antiprotonic helium and the new accurate ab initio $\bar{p}$He$^{+}$-He potential energy surface

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.23854v1
• Date: Sun, 28 Sep 2025 12:45:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-30 22:32:19.487685
• Title: Quantum calculation of the collision-induced line-shape effects in antiprotonic helium and the new accurate ab initio $\bar{p}$He$^{+}$-He potential energy surface
• Title（参考訳）: 反陽子性ヘリウムにおける衝突誘起線状効果の量子計算と新しい正確なab initio $\bar{p}$He$^{+}$-Heポテンシャル表面
• Authors: Hubert J. Jóźwiak, Dimitar Bakalov, Michał Przybytek, Michail Stoilov, Piotr Wcisło,
• Abstract要約: 反陽子性ヘリウム中での衝突誘起スペクトル線の拡大とシフトに関する最初の完全な初期計算について述べる。 このデータセットは、初期の半古典的計算のための厳密なベンチマークを提供する。 これはアンチプロトン性ヘリウムの高精度分光のための堅牢な理論基準を確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: We present the first fully ab initio calculations of collision-induced broadening and shift of spectral lines in antiprotonic helium ($\bar{p}$He$^{+}$) perturbed by atomic helium. To overcome critical limitations of previous studies, we construct a new highly accurate potential energy surface (PES) that spans a wide range of $\bar{p}$He$^{+}$-He geometries relevant to all metastable states of the exotic helium atom. Rigorous quantum scattering calculations performed using the new PES yield scattering $S$-matrices from which we extract pressure broadening and shift coefficients for 50 transitions in antiprotonic helium-4 ($\bar{p}^{4}$He$^{+}$). This dataset provides the first rigorous benchmark for earlier semiclassical calculations and establishes a robust theoretical reference for high-precision spectroscopy of antiprotonic helium, which is used to test the fundamental charge, parity, and time reversal (CPT) symmetry. The results extend to temperatures relevant to non-gaseous phases of helium, supporting a new class of precision measurements. This study introduces a methodological framework for future investigations of other exotic systems, such as pionic or kaonic helium atoms, enabling the development of reference data for high-precision spectroscopy of these species - an essential component for improving the determination of the pion and kaon masses.
• Abstract（参考訳）: 原子性ヘリウムが摂動するアンチプロトン性ヘリウム(\bar{p}$He$^{+}$)における衝突誘起スペクトル線の拡大とシフトの完全な初期計算を初めて提示する。 従来の研究の限界を克服するため、エキゾチックなヘリウム原子の全ての準安定状態に関連する広い範囲の$\bar{p}$He$^{+}$-Heジオメトリーにまたがる、新しい高精度ポテンシャルエネルギー表面(PES)を構築した。 反陽子性ヘリウム4($\bar{p}^{4}$He$^{+}$)の50遷移に対する圧力拡大係数とシフト係数を抽出する。 このデータセットは、初期の半古典的な計算のための最初の厳密なベンチマークを提供し、反プロトン性ヘリウムの高精度分光のための堅牢な理論的基準を確立し、これは基本的な電荷、パリティ、時間反転(CPT)対称性をテストするために用いられる。 結果はヘリウムの非ガス相に関する温度にまで拡張され、新しい種類の精密測定が支持された。 本研究は、パイオンやカオンヘリウム原子などの他のエキゾチック系の研究のための方法論的枠組みを導入し、これらの種の高精度分光のための基準データの開発を可能にする。

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