Нерезонансные и двухфотонные эффекты в теории спектральной линии для атома водорода

• Автор: Соловьев, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 120 с.

Система единиц и обозначения

1. Резонансное рассеяние фотона на атоме водорода

1.1 Резонансное приближение: амплитуда

1.2 Резонансное приближение: дифференциальное сечение

2. Кулоновская функция Грина

2.1 Спектральное разложение

2.2 Представление радиальной кулоновской функции Грина

3. Асимметрия контура спектральной линии

3.1 Нерезонансные поправки: интерференция нерезонансных и резонансных членов

3.2 Нерезонансные поправки: учет тонкой структуры

3.3 Зависимость вероятностей от частоты

3.4 Двух-фотонпый переход 1^/2 — 25!
4. Асимметрия контура линии во внешнем электрическом поле
4.1 Нерезонансная поправка к 2р — Із одно-фотонному резонансу в атомах водорода и анти-водорода
4.2 2з — 1б‘ двух-фотонный резонанс в атомах водорода и анти-водорода
5. Сдвиг распределения интенсивности
5.1 Однократное рассеяние на атоме водорода
5.2 Многократное рассеяние на атоме водорода
6. Двух-фотонные распады в атоме водорода: нерелятивистский предел
6.1 Формы и калибровки
6.2 Е1М1 переход сгр
6.3 Е1Е1 и Е1Е2 переходы
Заключение
Список литературы стр. ИЗ

Актуальность работы.
Актуальность диссертационной работы связана с получением оценок для нерезонансных (НР) поправок к частоте перехода в резонансных оптических экспериментах на атомах. Нерезонансные поправки к частоте перехода, устанавливающие пределы точности для всех атомных стандартов частоты, после основополагающей статьи Лоу, вышедшей в 1951 году, никем не обсуждались. Вновь этот вопрос был поднят в наших работах 2001 и 2002 г.г. . В частности, были получены точные результаты для НР поправок: в случае рассеяния фотона на атоме водорода для процесса 1й —+ 2р —> 1в и оценки для процесса двухквантового возбуждения 1,ч —> 2д. Было показано, что с учетом НР поправок максимумы контура спектральной линии для атомов водорода и антиводорода во внешнем электрическом иоле не совпадают. Это представляет интерес в связи с современными экспериментами по получению атомов антиводорода. Так же было показано, что средняя энергия излученных фотонов в процессе резонансного рассеяния на атоме водорода не совпадает со средней энергией падающих фотонов, определяемых функцией распределения источника. Был исследован также процесс многократного переизлучения фотона атомом водорода. Кроме того в диссертации представлены результаты нерелятивистского расчета двух-фотонных

Рассмотрим теперь нейтральный атом водорода в нерелятивистском пределе. Мы полагаем В = А = 1.ч, А' = 2р. Тогда контур линии будет соответствовать переходу Лайман-а (рассеяние дипольного электрического фотона). В этом случае ГА> = Гдд- = 1Ува', а матричные элементы електрон-фотонного взаимодействия будут определяться как (аА^т^
и ш() = Е->р — Е3. В выражении (3.12) и ниже мы используем
атомные единицы.
Расчет нерезонансной поправки удобно произвести с помощью метода функции Грина (см. ниже). При этом учитывая формулы для "смешанных" вероятностей и "смешанных" парциальных ширин Ур. (3.5), (3.6), легко видеть, что для первого слагаемого Ур. (3.10)
Символ [т] означает все возможные возникающие при вычислении суммирования по проекциям, фв и Фл1 - волновые функции атомного электрона, являющиеся решением уравнения Шре-дингера с кулоновским потенциалом. Для получения этого вы-
(3.12)
4° = тг2 £ ЦлаМв# / / <1п,1г2ЫП)и1т{п) х (3.13)
[ш]
хС£д,(г1;г5)[/1т(г2)й, (г2)