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
§ 7. Список литературы.
- U.D. Jentshura, et al. Lamb shift of laser-dressed atomic states // Phys. Rev. Lett. – 2003. V. 91. – 253601.
- Jentschura U, Evers J, Haas M and Keitel Ch 2003 Phys. Rev. Lett. 89 253601. U.D.
- Jentshura and C.H. Keitel Radiative corrections in laser-dressed atoms: formalism and applications // Ann. Phys. – 2004. V. 310. – P. 1-55.
- В. Г. Левич, Ю. А. Вдовин, В. А. Мямлин Курс теоретической физики. – Т. 2, М. 1971.
- Л. Шифф Квантовая механика. – Перевод с англ., М. 1967.
- R.P. Feynman Space - time approach to non - relativistic quantum mechanics// Rev. Mod. Phys. – 1948. V. 20. – P. 367;
- R.P. Feynman and A.R. Hibbs Quantum Mechanics and Path Integrals. – New York: McGraw-Hill, 1965.
- Р.Х. Гайнутдинов Естественное уширение спектральных линий многозарядных ионов и проблема поверхностных расходимостей // ЖЭТФ – 1995. Т. 108. – C. 1600–1613
- R.Kh. Gainutdinov Nonlocal interactions and quantum dynamics // J. Phys. A: Math. Gen. – 1999. V. 32. – P. 5657–5677
- 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.
- R.Kh. Gainutdinov and A.A. Mutygullina Nonlocality of the NN interaction in an effective field theory // Phys. Rev. C – 2002. V. 66. – 014006.
- R.Kh. Gainutdinov and A.A. Mutygullina 1999 Phys. Rev. C 66 014006
- Швебер С. Введение в релятивистскую квантовую теорию поля. – М.: Издательство иностранной литературы, 1963.
- Веселов М.Г., Лабзовский Л.Н. Теория атома. Строение электронных оболочек. – М.: Наука, 1986.
- 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
- 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)