量子电动力学Quantum electrodynamics (QED)是描述光与物质之间相互作用的量子场论，也是现代物理学中最好的量子理论。然而，这种说法主要是基于在相对较低场强和较轻原子和离子领域中，极其精确的研究。在非常强的电磁场领域中，例如在最重的高电荷离子（具有核电荷 Z ≫ 1）中，量子电动力学QED计算进入了性质不同的非微扰状态。然而，相应实验研究是非常具有挑战性的，理论预测只是部分测试。
近日，德国 耶拿大学（Friedrich-Schiller-Universität）R. Loetzsch，法国 索邦大学(Sorbonne Université) M. Trassinelli等，在Nature上发文，提出了一系列实验，以检测高阶量子电动力学QED效应和高Z区域的电子-电子相互作用。这主要是通过多普勒调谐X射线发射的多参考方法，检测了具有不同电荷状态的相对论铀离子。
最重双电子离子(U90+)图片壳内跃迁能量，精度为37ppm。此外，比较了具有不同束缚电子数的铀离子，从而解开并分别测试单电子高阶量子电动力学QED效应和束缚电子-电子相互作用项，而不存在与核半径相关的不确定性。实验结果可以区分几种最先进的理论方法，并为强场域计算提供了重要的基准。
图1: 实验装置
图2: 壳内跃迁的实验值和理论值
图3:对理论贡献的实验灵敏度
小编：四川金中德科学技术研究院
来源：今日新材料
