量子電動力學(QED)是描述光和物質之間相互作用的量子場論，它是目前最成功的物理理論之一，能夠解釋很多現象，比如光電效應、康普頓散射、氫原子光譜等。QED也能夠預測一些非常微妙和精確的效應，比如真空極化、反物質、量子反常等。為了驗證QED的正確性和精確度，物理學家們需要進行高精度的實驗測量，并與理論計算進行比較。

原子氫是一個很好的實驗對象，因為它是最簡單的原子，只有一個質子和一個電子。它也是第一個被量子力學解釋的系統，能夠產生出著名的巴爾末系列光譜線。原子氫的能級結構可以用玻爾模型來描述，但是如果考慮到相對論效應、自旋-軌道耦合、量子漲落等因素，就需要用QED來修正。其中一個重要的修正就是超精細結構，它是由于原子核和電子之間存在磁偶極相互作用和電四極相互作用而產生的能級分裂。超精細結構可以用拉曼效應或塞曼效應來觀察，也可以用拉姆齊光譜來測量。

拉姆齊光譜是一種利用共振射頻場來激發原子躍遷的技術，它由諾貝爾獎得主Norman Ramsey發明于1949年。它可以用來測量原子能級之間非常小的頻率差異，比如超精細結構或超精細間隔。拉姆齊光譜的基本原理是將原子束通過兩個相同頻率但相位不同的射頻場之間的空區域（叫作自由漂移區），然后在出口處檢測原子束中不同能級上原子的相對數量。通過調節射頻場之間的相位差或者自由漂移區域的長度，可以得到一個共振峰，其位置就對應于所測量的能級間隔。

最近，由科羅拉多州立大學的Dylan Yost教授領導的團隊利用拉姆齊光譜的技術，測量了原子氫第一激發態（2S）的超精細分裂。他們得到了一個比以前實驗更精確8倍的結果，與量子電動力學的理論預測一致。論文已經發表在《物理評論快報》上。

Yost教授團隊使用了拉姆齊光譜來測量原子氫2S態（第一激發態）上兩個超精細分裂態之間( 2S_1/2,F=0和2S_1/2,F=1 ）之間的頻率差異。他們首先用激光將氫原子從基態（1S）激發到2S態，并在自由漂移區域內讓其衰變到基態。然后他們用兩個射頻場分別對準2S_1/2 F=0和2S_1/2 F=1兩個態，并在出口處用另一個激光探測2S態上原子數量隨時間變化情況。

他們發現當射頻場之間有一個特定相位差時，2S態上原子數量會出現最大值或最小值，這就表明了兩個超精細分裂態之間發生了共振躍遷。通過擬合實驗數據，他們得到的超精細間隔的值比以前最好的實驗更精確8倍，并且與QED理論計算非常吻合。這說明了Yost教授團隊的這種方法更有效更準確，這個實驗也為未來更高精度地測試QED提供了可能性。

這項實驗展示了QED在描述光和物質相互作用方面的強大能力，并為進一步探索物理學中更深層次和更微妙問題奠定了基礎。