Theory of Lamb shift in muonic hydrogen

Journal of Physical and Chemical Reference Data

Volumn 44, Issue 3, 2015, Pages

  Karshenboim, Savely G ^a,b   Korzinin, Evgeny Yu ^c   Shelyuto, Valery A ^c   Ivanov, Vladimir G ^b  

^a MAX PLANCK INSTITUT FÜR QUANTENOPTIK   (Germany)

^b RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES   (Russian Federation)

^c D I MENDELEYEV INSTITUTE FOR METROLOGY   (Russian Federation)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ELECTRODYNAMICS;

FINITE-SIZE CORRECTIONS; HIGHER ORDER EFFECTS; MUONIC HYDROGEN; ORDERS OF MAGNITUDE; PROTON CHARGE RADIUS; PROTON STRUCTURE; QUANTUM ELECTRODYNAMICS; ROOT MEAN SQUARE;

HYDROGEN;

EID: 84937022374     PISSN: 00472689     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.4921197     Document Type: Article

References (146)

1. R. Pohl, A. Antognini, F. Nez, F. D. Amaro, F. Biraben, J. M. R. Cardoso, D. S. Covita, A. Dax, S. Dhawan, L. M. P. Fernandes, A. Giesen, T. Graf, T. W. Hänsch, P. Indelicato, L. Julien, C.-Y. Kao, P. Knowles, E.-O. Le Bigot, Y.-W. Liu, J. A. M. Lopes, L. Ludhova, C. M. B. Monteiro, F. Mulhauser, T. Nebel, P. Rabinowitz, J. M. F. dos Santos, L. A. Schaller, K. Schuhmann, C. Schwob, D. Taqqu, J. F. C. A. Veloso, and F. Kottmann, Nature (London) 466, 213 (2010).
2. A. Antognini, F. Nez, K. Schuhmann, F. D. Amaro, F. Biraben, J. M. R. Cardoso, D. S. Covita, A. Dax, S. Dhawan, M. Diepold, L. M. P. Fernandes, A. Giesen, A. L. Gouvea, T. Graf, T.W. Hänsch, P. Indelicato, L. Julien, C.-Y. Kao, P. Knowles, F. Kottmann, E.-O. Le Bigot, Y.-W. Liu, J. A. M. Lopes, L. Ludhova, C. M. B. Monteiro, F. Mulhauser, T. Nebel, P. Rabinowitz, J. M. F. dos Santos, L. A. Schaller, C. Schwob, D. Taqqu, J. F. C. A. Veloso, J. Vogelsang, and R. Pohl, Science 339, 417 (2013).
3. A. Antognini, F. Kottmann, F. Biraben, P. Indelicato, F. Nez, and R. Pohl, Ann. Phys. 331, 127 (2013).
4. E. Borie, Ann. Phys. 327, 733, certain updates are available from E. Borie, e-print arXiv:1103.1772; however, we follow the published paper (2012).
5. U. D. Jentschura, Ann. Phys. 326, 500 (2011).
6. M. I. Eides, H. Grotch, and V. A. Shelyuto, Theory of Light Hydrogenic Bound States (Springer, Berlin-Heidelberg-New York, 2007).
7. S. G. Karshenboim, Phys. Rev. D 90, 053012 (2014).
8. P. J. Mohr, B. N. Taylor, and D. B. Newell, Rev. Mod. Phys. 84, 1527 (2012).
9. M. O. Distler, J. C. Bernauer, and Th. Walcher, Phys. Lett. B696, 343 (2011).
10. S. G. Karshenboim, Ann. Phys. 525, 472 (2013)
11. S. G. Karshenboim, Usp. Fiz. Nauk 183, 935 (2013) [Phys.-Usp. 56, 883 (2013)].
12. I. Sick, Phys. Lett. B 576, 62 (2003).
13. I. Sick, Can. J. Phys. 85, 409 (2007).
14. J. C. Bernauer, P. Achenbach, C. Ayerbe Gayoso, R. Böhm, D. Bosnar, L. Debenjak, M. O. Distler, L. Doria, A. Esser, H. Fonvieille, J. M. Friedrich, J. Friedrich, M. Gómez, R. de la Paz, M. Makek, H. Merkel, D. G. Middleton, U. Müller, L. Nungesser, J. Pochodzalla, M. Potokar, S. S. Majos, B. S. Schlimme, S. Širca, Th. Walcher, and M. Weinriefer, Phys. Rev. Lett. 105, 242001 (2010).
15. S. G. Karshenboim, Can. J. Phys. 77, 241 (1999).
16. S. G. Karshenboim, Phys. Rep. 422, 1 (2005).
17. S. G. Karshenboim, Phys. Rev. A 91, 012515 (2015).
18. S. G. Karshenboim, e-print arXiv:1410. 7951.
19. I. Sick and D. Trautmann, Phys. Rev. C 89, 012201 (2014).
20. I. T. Lorenz, H. W. Hammer, and U. G. Meissner, Eur. Phys. J. A 48, 151 (2012).
21. C. Adamuščín, S. Dubnička, and A. Z. Dubničkova, Prog. Part. Nucl. Phys. 67, 479 (2012).
22. R. J. Hill and G. Paz, Phys. Rev. D 82, 113005 (2010).
23. S. J. Brodsky and R. G. Parsons, Phys. Rev. 163, 134 (1967).
24. K. Pachucki, Phys. Rev. A 53, 2092 (1996).
25. G. P. Lepage, Phys. Rev. A 16, 863 (1977).
26. G. T. Bodwin, D. R. Yennie, and M. A. Gregorio, Rev. Mod. Phys. 57, 723 (1985).
27. M. I. Eides, S. G. Karshenboim, and V. A. Shelyuto, Ann. Phys. 205, 231 (1991).
28. J. Sapirstein and D. R. Yennie, Quantum Electrodynamics, edited by T. Kinoshita (World Science, Singapore, 1990), pp. 560-672.
29. H. Grotch and D. R. Yennie, Z. Phys. 202, 425 (1967).
30. S. G. Karshenboim, V. G. Ivanov, and E. Yu. Korzinin, Phys. Rev. A 85, 032509 (2012).
31. E. Yu. Korzinin, V. G. Ivanov, and S. G. Karshenboim, Phys. Rev. D 88, 125019 (2013).
32. S. G. Karshenboim, V. G. Ivanov, and E. Yu. Korzinin, Phys. Rev. A 89, 022102 (2014).
33. V. G. Ivanov, E. Yu. Korzinin, and S. G. Karshenboim, Phys. Rev. A 89, 022103 (2014).
34. S. G. Karshenboim, E. Yu. Korzinin, and V. G. Ivanov, Phys. Rev. A 89, 032129 (2014).
35. W. E. Caswell and G. P. Lepage, Phys. Lett. B 167, 437 (1986).
36. W. A. Barker and F. N. Glover, Phys. Rev. 99, 317 (1955).
37. L. D. Landau, E. M. Lifshitz, E. M. Berestetskii, L. P. Lifshitz, and Pitaevskii, Course of Theoretical Physics, Quantum Electrodynamics (Pergamon Press, Oxford, 1982).
38. A. Veitia and K. Pachucki, Phys. Rev. A 69, 042501 (2004).
39. U. D. Jentschura, Phys. Rev. A 84, 012505 (2011).
40. A. B. Mickelwait and H. C. Corben, Phys. Rev. 96, 1145 (1954).
41. G. E. Pustovalov, Zh. Eksp. Teor. Fiz. 32, 1519 (1957) [J. Exp. Theor. Phys. 5, 1234 (1957)]
42. D. D. Ivanenko and G. E. Pustovalov, Usp. Fiz. Nauk 61, 27 (1957) [Adv. Phys. Sci. 61, 1943 (1957)].
43. S. G. Karshenboim, Can. J. Phys. 76, 169 (1998).
44. S. G. Karshenboim, Zh. Eksp. Teor. Fiz. 116, 1575 (1999) [J. Exp. Theor. Phys. 89, 850 (1999).].
45. D. Eiras and J. Soto, Phys. Lett. B 491, 101 (2000).
46. S. G. Karshenboim, V. G. Ivanov, and E. Yu. Korzinin, Eur. Phys. J. D 39, 351 (2006).
47. E. Yu. Korzinin, V. G. Ivanov, and S. G. Karshenboim, Eur. Phys. J. D 41, 1 (2007).
48. L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Quantum Mechanics: Non-Relativistic Theory, 3rd ed. (Pergamon Press, 1977), Vol. 3.
49. G. Källen and A. Sabry, Kgl. Dan. Vidensk. Selsk. Mat.-Fys. Medd. 29, 17 (1955).
50. J. Schwinger, Particles, Sources, and Fields (Perseus Book, Reading, 1998), Vol. 2.
51. M. I. Eides, S. G. Karshenboim, and V. A. Shelyuto, Phys. Lett. B 229, 285 (1989).
52. S. G. Karshenboim, V. A. Shelyuto, and M. I. Eides, Yad. Fiz. 50, 1636 (1989) [Sov. J. Nucl. Phys. 50, 1015 (1989)].
53. S. G. Karshenboim, E. Yu. Korzinin, and V. G. Ivanov, Pisma v ZhETF 88, 737 (2008) [JETP Lett. 88, 641 (2008)].
54. L. Lewin, Dilogarithms and Associated Functions (Macdonald, London, 1958).
55. L. Hostler, J. Math. Phys. 5, 591 (1964).
56. H. F. Hameka, J. Chem. Phys. 47, 2728 (1967).
57. H. F. Hameka, ibid. 48, 4810(E) (1968).
58. L. C. Hostler, Phys. Rev. 178, 126 (1969).
59. P. P. Pavinsky and A. I. Sherstyuk, Vestnik Len. Gos. Univ. 22, 11 (1968) (in Russian).
60. L. Hostler, J. Math. Phys. 11, 2966 (1970).
61. S. V. Khristenko and S. I. Vetchinkin, Opt. Spektrosk. 31, 503 (1971) [Opt. Spectrosc. 31, 269 (1971)].
62. S. A. Zapryagaev, N. L. Manakov, and L. P. Rapoport, Yad. Fiz. 15, 508 (1972) [Sov. J. Nucl. Phys. 15, 282 (1972)].
63. S.V. Khristenko, Teor. Mat. Fiz. 22, 35 (1975) [Theor. Math. Phys. 22, 21 (1975)].
64. A. Di Giacomo, Nucl. Phys. B 11, 411 (1969).
65. V. G. Ivanov, E. Yu. Korzinin, and S. G. Karshenboim, Phys. Rev. D 80, 027702 (2009).
66. V. G. Ivanov, E. Yu. Korzinin, and S. G. Karshenboim "Comment on 'Sixth-Order Vacuum-Polarization Contribution to the Lamb Shift of Muonic Hydrogen'," e-print arXiv:0905.4471.
67. T. Kinoshita and M. Nio, Phys. Rev. Lett. 82, 3240 (1999).
68. T. Kinoshita and M. Nio, (errata) 103, 079901 (2009).
69. U. D. Jentschura and B. J. Wundt, Eur. Phys. J. D 65, 357 (2011).
70. R. Barbieri, M. Caffo, and E. Remiddi, Lett. Nuovo Cimento Ser. 2 7, 60 (1973).
71. H. Suura and E. Wichmann, Phys. Rev. 105, 1930 (1957).
72. A. Peterman, ibid. 105, 1931 (1957).
73. T. Kinoshita and W. B. Lindquist, Phys. Rev. D 27, 853 (1983).
74. T. Aoyama, M. Hayakawa, T. Kinoshita, M. Nio, and N. Watanabe, ibid. 78, 053005 (2008).
75. T. Kinoshita and M. Nio, Phys. Rev. D 60, 053008 (1999).
76. T. Kinoshita, B. Nizic, and Y. Okamoto, Phys. Rev. D 41, 593 (1990).
77. T. Kinoshita and M. Nio, Phys. Rev. D 70, 113001 (2004).
78. T. Aoyama, M. Hayakawa, T. Kinoshita, and M. Nio, Phys. Rev. D 83, 053003 (2011).
79. S. G. Karshenboim, V. G. Ivanov, E. Yu. Korzinin, and V. A. Shelyuto, Phys. Rev. A 81, 060501 (2010).
80. S. G. Karshenboim, E. Yu. Korzinin, V. G. Ivanov, and V. A. Shelyuto, Pis'ma v ZhETF 92, 9 (2010) [JETP Lett. 92, 8 (2010)].
81. E. Borie, Phys. Rev. A 71, 032508 (2005).
82. K. Pachucki, Phys. Rev. A 52, 1079 (1995).
83. A. Czarnecki and K. Melnikov, Phys. Rev. Lett. 87, 013001 (2001).
84. I. Blokland, A. Czarnecki, and K. Melnikov, Phys. Rev. D 65, 073015 (2002).
85. M. I. Eides, H. Grotch, and V. A. Shelyuto, Phys. Rev. A 63, 052509 (2001).
86. M. I. Eides and H. Grotch, Phys. Rev. A 52, 1757 (1995).
87. L. A. Borisoglebsky and E. E. Trofimenko, Phys. Lett. B 81, 175 (1979).
88. J. L. Friar, Ann. Phys. 122, 151 (1979).
89. K. Pachucki, Phys. Rev. A 60, 3593 (1999).
90. S. G. Karshenboim, E. Yu. Korzinin, V. G. Ivanov, and V. A. Shelyuto, Phys. Rev. D 91, 073003 (2015).
91. J. L. Friar, Z. Phys. A: At. Nucl. 292, 1 (1979).
92. J. L. Friar, ibid. 303, 84 (1981).
93. S. G. Karshenboim, U. Jentschura, V. Ivanov, and G. Soff, Eur. Phys. J. D 2, 209 (1998).
94. A. P. Martynenko, Phys. Rev. A 71, 022506 (2005).
95. M. I. Eides and H. Grotch, Phys. Rev. A 56, R2507 (1997).
96. A. I. Milstein, O. P. Sushkov, and I. S. Terekhov, Phys. Rev. Lett. 28, 283003 (2002).
97. A. I. Milstein, O. P. Sushkov, and I. S. Terekhov, Phys. Rev. A 67, 062103 (2003).
98. S. G. Karshenboim, Phys. Lett. A 225, 97 (1997).
99. J. J. Kelly, Phys. Rev. C 70, 068202 (2004).
100. J. Arrington and I. Sick, Phys. Rev. C 76, 035201 (2007).
101. J. Arrington, W. Melnitchouk, and J. A. Tjon, Phys. Rev. C 76, 035205 (2007).
102. W. M. Alberico, S. M. Bilenky, C. Guinti, and K. M. Graczyk, Phys. Rev. C 79, 065204 (2009).
103. S. Venkat, J. Arrington, G. A. Miller, and X. Zhan, Phys. Rev. C 83, 015203 (2011).
104. P. E. Bosted, Phys. Rev. C 51, 409 (1995).
105. S. A. Startsev, V. A. Petrun'kin, and A. L. Khomkin, Yad. Fiz. 23, 1233 (1976) [Sov. J. Nucl. Phys. 23, 656 (1976)].
106. R. Rosenfelder, Phys. Lett. B 479, 381 (2000).
107. I. B. Khriplovich and R. A. Sen'kov, Phys. Lett. B 481, 447 (2000).
108. A. P. Martynenko and R. N. Faustov, Yad. Phys. 63, 915 (2000) [Phys. At. Nucl. 63, 845 (2000)].
109. A. P. Martynenko, Yad. Phys. 69, 1344 (2006) [Phys. At. Nucl. 69, 1309 (2006)].
110. C. E. Carlson and M. Vanderhaeghen, Phys. Rev. A 84, 020102 (2011).
111. M. C. Birse and J. A. McGovern, Eur. Phys. J. A 48, 120 (2012).
112. C. Peset and A. Pineda, Nucl. Phys. B 887, 69 (2014).
113. A. Pineda, Phys. Rev. C 71, 065205 (2005).
114. D. Nevado and A. Pineda, Phys. Rev. C 77, 035202 (2008).
115. M. Gorchtein, F. J. Llanes-Estrada, and A. P. Szczepaniak, Phys. Rev. A 87, 052501 (2013).
116. J. M. Alarcón, V. Lensky, and V. Pascalutsa, Eur. Phys. J. C 74, 2852 (2014).
117. X. Zhan, K. Allada, D. S. Armstrong, J. Arrington, W. Bertozzi, W. Boeglin, J.-P. Chen, K. Chirapatpimol, S. Choi, E. Chudakov, E. Cisbani, P. Decowski, C. Dutta, S. Frullani, E. Fuchey, F. Garibaldi, S. Gilad, R. Gilman, J. Glister, K. Hafidi, B. Hahn, J.-O. Hansen, D. W. Higinbotham, T. Holmstrom, R. J. Holt, J. Huang, G. M. Huber, F. Itard, C.W. de Jager, X. Jiang, M. Johnson, J. Katich, R. de Leo, J. J. LeRose, R. Lindgren, E. Long, D. J. Margaziotis, S. M.-T. Beck, D. Meekins, R. Michaels, B. Moffit, and B. E. Norum, Phys. Lett. B 705, 59 (2011).
118. S. G. Karshenboim, Phys. Rev. D 90, 053013 (2014).
119. M. Schumacher, Prog. Part. Nucl. Phys. 55, 567 (2005).
120. H.W. Griesshammer, J. A. McGovern, D. R. Phillips, and G. Feldman, Prog. Part. Nucl. Phys. 67, 841 (2012).
121. B. E. MacGibbon, G. Garino, M. A. Lucas, A. M. Nathan, G. Feldman, and B. Dolbilkin, Phys. Rev. C 52, 2097 (1995).
122. V. O. de León, F. Wissmann, P. Achenbach, J. Ahrens, H.-J. Arends, R. Beck, P. D. Harty, V. Hejny, P. Jennewein, M. Kotulla, B. Krusche, V. Kuhr, R. Leukel, J. C. McGeorge, V. Metag, R. Novotny, A. Polonski, F. Rambo, A. Schmidt, M. Schumacher, U. Siodlaczek, H. Stróher, A. Thomas, J. Weiss, and M. Wolf, Eur. Phys. J. A 10, 207 (2001).
123. G. Blanpied, M. Blecher, A. Caracappa, R. Deininger, C. Djalali, G. Giordano, K. Hicks, S. Hoblit, M. Khandaker, O. C. Kistner, A. Kuczewski, F. Lincoln, M. Lowry, M. Lucas, G. Matone, L. Miceli, B. M. Preedom, D. Rebreyend, A. M. Sandorfi, C. Schaerf, R. M. Sealock, H. Ströher, C. E. Thorn, S. T. Thornton, J. Tonnison, C. S. Whisnant, H. Zhang, and X. Zhao, Phys. Rev. C 64, 025203 (2001).
124. S. R. Beane, M. Malheiro, J. A. McGovern, D. R. Phillips, and U. van Kolck, Phys. Lett. B 567, 200 (2003).
125. S. R. Beane, M. Malheiro, J. A. McGovern, D. R. Phillips, and U. van Kolck, ibid. 607, 320 (2005).
126. S. R. Beane, M. Malheiro, J. A. McGovern, D. R. Phillips, and U. van Kolck, Nucl. Phys. A747, 311 (2005).
127. J. A. McGovern, D. R. Phillips, and H. W. Griesshammer, Eur. Phys. J. A 49, 12 (2013).
128. V. Lensky and J. McGovern, Phys. Rev. C 89, 032202 (2014).
129. K. A. Olive et al. (Particle Data Group), Chin. Phys. C 38, 090001 (2014).
130. J. Beringer et al. (Particle Data Group), Phys. Rev. D 86, 010001 (2012).
131. K. Nakamura et al. (Particle Data Group), J. Phys. G 37, 075021 (2010).
132. M. E. Christy and P. E. Bosted, Phys. Rev. C 81, 055213 (2010).
133. M. Gorchtein, C. J. Horowitz, and M. J. Ramsey-Musolf, Phys. Rev. C 84, 015502 (2011).
134. J. Breitweg et al., ZEUS Collaboration, Eur. Phys. J. C 7, 603 (1999).
135. J. Alwall and G. Ingelman, Phys. Lett. B 596, 77 (2004).
136. A. Capella, A. Kaidalov, C. Merino, and J. Tran Thanh Van, Phys. Lett. B 337, 358 (1994).
137. J. Gasser, M. E. Sainio, and A. Svarc, Nucl. Phys. B 307, 779 (1988).
138. V. Lensky and V. Pascalutsa, Eur. Phys. J. C 65, 195 (2010).
139. J. M. Alarcón (private communication).
140. μ: Quo vadis? Workshop. Mini proceedings," e-print arXiv:1407.4021.
141. R. N. Faustov and A. P. Martynenko, EPJdirect C6, 1 (1999).
142. R. N. Faustov and A. P. Martynenko, Yad. Phys. 64, 1358 (2001) [Phys. At. Nucl. 64, 1282 (2001)].
143. J. L. Friar, J. Martorell, and D.W. L. Sprung, Phys. Rev. A 59, 4061 (1999).
144. F. Jegerlehner, The Anomalous Magnetic Moment of the Muon, Springer Tracts in Modern Physics (Springer, Berlin, Heidelberg, 2007), Vol. 226.
145. A. Czarnecki, S. I. Eidelman, and S. G. Karshenboim, Phys. Rev. D 65, 053004 (2002).
146. A. P. Martynenko, Yad. Fiz. 71, 126 (2008) [Phys. At. Nucl. 71, 125 (2008)].