Vermessung der Lamb-Verschiebung des$3^2 S_{\tfrac{1}{2}}$-Zustandes gegenüber dem$3^2 P_{\tfrac{1}{2}}$-Zustand am Wasserstoffatom

Zusammenfassung

Mit einer Atomstrahl-Resonanzapparatur wurde die Verschiebung des$3^2 S_{\tfrac{1}{2}}$-Zustandes gegenüber dem$3^2 P_{\tfrac{1}{2}}$-Zustand am Wasserstoffatom vermessen. Durch Einstrahlung der Wasserstoff-Lyman-L _β-Linie konnte der$3^2 P_{\tfrac{1}{2}}$-Zustand der Atome eines Wasserstoff-Atomstrahls bevölkert werden. Gleichzeitig wurde ein elektrischer Dipol-Resonanzübergang zwischen dem$3^2 P_{\tfrac{1}{2}}$- und dem$3^2 S_{\tfrac{1}{2}}$-Zustand induziert. Der Nachweis des Resonanzüberganges geschah auf Grund der Abnahme der relativen Zahl der metastabilen Wasserstoffatome im$2^2 S_{\tfrac{1}{2}}$-Zustand, der durch Zerfall des$3^2 P_{\tfrac{1}{2}}$-Zustandes bevölkert wurde. Als Detektor für die metastabilen Wasserstoffatome diente der vonLamb undRetherford angegebene Oberflächendetektor. Der gemessene Abstand der Terme$3^2 P_{\tfrac{1}{2}}$ und$3^2 S_{\tfrac{1}{2}}$ ergab sich in Frequenzeinheiten zu

$$\delta _H (3^2 S_{\tfrac{1}{2}} - 3^2 P_{\tfrac{1}{2}} )\exp = (313,6 \pm 5,7)MHz^ \star ,$$

in Übereinstimmung mit dem vonHarriman theoretisch ermittelten Wert$\delta _H (3^2 S_{\tfrac{1}{2}} - 3^2 P_{\tfrac{1}{2}} )$ _theor=(314,690±0,047) MHz und außerdem mit der vonLamb undWilcox experimentell bestimmten Verschiebung des$3^2 S_{\tfrac{1}{2}}$-Terms gegenüber dem$3^2 P_{\tfrac{1}{2}}$-Term für das Deuterium-Atom$\delta _D (3^2 S_{\tfrac{1}{2}} - 3^2 P_{\tfrac{1}{2}} )$ _exp=(315,30±0,80) MHz, die theoretisch zu$\delta _D (3^2 S_{\tfrac{1}{2}} - 3^2 P_{\tfrac{1}{2}} )$ _theor=315,34 MHz errechnet wurde.