Радиационные поправки в атомах: адиабатический подход и подход в рамках ОКД

Автор: Пользователь скрыл имя, 16 Ноября 2011 в 22:51, курсовая работа

Краткое описание

Экспериментальное открытие лэмбовского сдвига в атоме водорода оказало в свое время огромное влияние на ход развития квантовой электродинамики (КЭД). Вскоре после этого открытия теоретиками было предложено полное релятивистское вычисление лэмбовского сдвига с использованием перенормировок параметров теории, устраняющих ультрафиолетовые (УФ) расходимости, причем имело место великолепное согласие с экспериментом. Это привело к триумфу метода перенормировок в квантовой электродинамике, и прочно укоренило его позицию в теории вплоть до сегодняшних дней. Однако проблема УФ расходимостей по большому счету не разрешена до сих пор. С помощью метода перенормировок УФ расходимости можно устранить в S-матрице и функциях Грина, но не в величинах, характеризующих временную эволюцию системы. Причина заключается в том, что операторы, которые необходимо включать в гамильтониан при перенормировке приводят к расходимостям, возникающим при резком включении и выключении взаимодействия.

Оглавление

§ 1. Введение. 3
§ 2. Формализм адиабатической теории. 5
§ 3. Формализм обобщенной квантовой динамики (ОКД). 9
§4. Атом в интенсивном лазерном поле. 14
§ 5. Расчет лэмбовского сдвига в атомах, находящихся в интенсивном лазерном поле. 23
§ 6. Результаты и выводы. 27
§ 7. Список литературы. 28

Файлы: 1 файл

Курсовая.docx

— 273.23 Кб (Скачать)

      
 
 
 

Рис.3 [16](a) Одна из боковых полос Моллоу в секулярной аппроксимации (см. [5], (13)) без Лэмбовского изменения (пунктирная линия), корректированная тривиальной Лэмбовским  сдвигом Ltr (штрихпунктирная линия), и скорректированная полностью одетым Лэмбовским сдвигом Ltr+ Lnon (сплошная линия), , .  Параметры выбраны для водорода  1S −2P1/2  Δ = 3Г;  Г = 100 MГц;, Lg = 8173; MГц; Le = −12.8MГц ;   Ω = 104 MГц. 
 

§ 5. Расчет лэмбовского сдвига в атомах, находящихся в интенсивном лазерном поле.

Рассчитаем  поправку к лэмбовскому сдвигу, используя приближенные решения уравнений (4.7) и (4.8). Полюс Гриновского оператора , как известно будет определять энергию связанного состояния. Полюс есть решение уравнения  = 0. Самое простое решение – это  . Подставив это решение в (4.9), получим значение лэмбовского сдвига, которое можно рассчитать в рамках адиабатической теории: 
 

Однако, как уже было сказано выше, не учет зависимости полюса от z может привести к весомой поправке к лэмбовскому сдвигу. Продемонстрируем это, сделав достаточно грубые приближения, но учтя зависимость от z полюса Гриновского оператора. Приближения будут следующими: 

где   ,

,

, 

    и  

Проведя вычисления, получили: 
 

Используя  соотношение полученные уравнения можно переписать следующим образом: 
 

где и .  Величины и   уже и есть относительные лэмбовские сдвиги. И, окончательно, имеем: 
 
 

Отобразим полученные результаты на графиках: 
 
 

Зависимость лэмбовского сдвига от частоты внешнего поля. Параметры выбраны для водорода  1S −2P1/2   Δ = 300 MГц; Lg = 8173 MГц;    Le = −12.8 MГц ;   Ω = 104 MГц. (а) Пунктирная линия  , сплошная   (б) Пунктирная линия , сплошная

(в) График  зависимости   от частоты внешнего поля

(г) График  зависимости   от частоты внешнего поля

§ 6. Результаты и выводы.

    Были  изучены два подхода к описанию радиационных поправок в атомах и  произведено их сравнение. Было показано, что в рамках адиабатического  формализма атом, находящийся в интенсивном  лазерном поле, не может быть описан. Адиабатическая теория не учитывает  нелокальность э/м взаимодействий в атоме. Её результаты применимы  только для описания голых атомов. Также в рамках данной работы рассчитаны поправки к лэмбовскому сдвигу в  атомах, находящихся в интенсивном  лазерном поле 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

§ 7. Список литературы.

  1. U.D. Jentshura, et al. Lamb shift of laser-dressed atomic states // Phys. Rev. Lett. – 2003. V. 91. – 253601.
  2. Jentschura U, Evers J, Haas M and Keitel Ch 2003 Phys. Rev. Lett. 89 253601. U.D.
  3. Jentshura and C.H. Keitel Radiative corrections in laser-dressed atoms: formalism and applications // Ann. Phys. – 2004. V. 310. – P. 1-55.
  4. В. Г. Левич, Ю. А. Вдовин, В. А. Мямлин Курс теоретической физики. – Т. 2, М. 1971.
  5. Л. Шифф Квантовая механика. – Перевод с англ., М. 1967.
  6. R.P. Feynman Space - time approach to non - relativistic quantum mechanics// Rev. Mod. Phys. – 1948. V. 20. – P. 367;
  7. R.P. Feynman and A.R. Hibbs Quantum Mechanics and Path Integrals. – New York: McGraw-Hill, 1965.
  8. Р.Х. Гайнутдинов Естественное уширение спектральных линий многозарядных ионов и проблема поверхностных расходимостей // ЖЭТФ – 1995. Т. 108. – C. 1600–1613
  9. R.Kh. Gainutdinov Nonlocal interactions and quantum dynamics // J. Phys. A: Math. Gen. – 1999. V. 32. – P. 5657–5677
  10. R.Kh. Gainutdinov, A.A. Mutygullina and W. Scheid Effects of nonlocality in time of interactions of an atom with its surroundings on the broadening of spectral lines of atoms// Phys. Lett. A – 2002. V. 306. – P. 1–9.
  11. R.Kh. Gainutdinov and A.A. Mutygullina Nonlocality of the NN interaction in an effective field theory // Phys. Rev. C – 2002. V. 66. – 014006.
  12. R.Kh. Gainutdinov and A.A. Mutygullina 1999 Phys. Rev. C 66 014006
  13. Швебер С. Введение в релятивистскую квантовую теорию поля. – М.: Издательство иностранной литературы, 1963.
  14. Веселов М.Г., Лабзовский Л.Н. Теория атома. Строение электронных оболочек. – М.: Наука, 1986.
  15. Р.Х. Гайнутдинов, А.А. Мутыгуллина Лэмбовский сдвиг и естественное уширение спектральных линий атомов, взаимодействующих с интенсивным лазерным полем. - УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ КАЗАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА  Том 147, кн. 2 УДК 530.145:535.14
  16. R.Kh. Gainutdinov and A.A. Mutygullina   Interaction of an atom subject to an intense laser field with its own radiation field and nonlocality of electromagnetic interaction  Phys. Scr. T134 (2009) 000000 (3pp)

Информация о работе Радиационные поправки в атомах: адиабатический подход и подход в рамках ОКД