Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Сдвиг уровней

Сдвиг уровней (далее С) небольшое отклонение тонкой структуры уровней энергии от предсказаний релятивистской квантовой механики, основанных на Дирака уравнении. Согласно точному решению этого уравнения, уровни энергии являются двукратно вырожденными: энергии состояний с одинаковым главным квантовым числом n = 1, 2, 3,... и одинаковым квантовым числом полного момента j = 1/2, 3/2... должны совпадать независимо от двух возможных значений орбитального квантового числа l = j ± 1/2 £ n—1 (исключая j + 1/2 = n, когда l = j — 1/2 = n—1). Однако в 1947 У. Лэмб и Р. Ризерфорд методом радиоспектроскопии измерили расщепление "вырожденных" уровней 21/2 (n = 2, l = 0, j = 1/2) и 2Р1/2 (n = 2, l = 1, j = 1/2) в — т. н. лэмбовский сдвиг. Новейшее экспериментальное значение этой величины Lнэксп. = (1058,90 ± 0,06) Мгц. Теоретически лэмбовский сдвиг объяснен и вычислен в рамках квантовой электродинамики. Основной вклад (~a3R, где a — тонкой структуры постоянная, R — Ридберга постоянная) дают два радиационных эффекта (см. Радиационные поправки); 1) испускание и поглощение связанным электроном виртуальных фотонов (см. Виртуальные частицы), что приводит к изменению эффективной массы электрона и возникновению у него аномального момента; 2) возможность виртуального рождения и аннигиляции в вакууме электронно-позитронных пар (т. н. поляризация вакуума), что искажает кулоновский потенциал ядра на расстояниях порядка комптоновской длины волны электрона (~ 4×10-11 см). Найден также вклад эффектов движения и структуры ядра (протона). Современное теоретическое значение лэмбовского сдвига в Lнтеор.= (1058,911 ± 0,012) Мгц полностью согласуется с экспериментальным, что является блестящим подтверждением основных положений квантовой электродинамики. Хорошо согласуются измеренные и вычисленные сдвиги других уровней, а также в других (D, Не+ и т. п.).

  Лит.: С электронов и дополнительный момент электрона согласно новейшей квантовой электродинамике. Сб. статей, под ред. Д. Д. Иваненко, М., 1950; Фаустов Р. Н., Уровни энергии и электромагнитные свойства "физика элементарных частиц, и ядра", 1972, т. 3, в. 1, с. 238.

  Р. Н. Фаустов.

 


Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 28.03.2024 19:09:33