Спектры энергии легких мюонных атомов в квазипотенциальном подходе

• Автор: Крутов, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Квазипотенциальный метод в квантовой электродинамике

1.1. Построение квазипотенциала по теории возмущений в КЭД

1.2. Кулоновская функция Грина

1.3. Тонкая структура Р-уровней иона гелия

Глава 2. Сверхтонкая структура мюонного гелия Не

2.1. Теория возмущений в задаче о сверхтонкой структуре мюонного гелия

2.2. Эффекты поляризации вакуума

2.3. Эффекты структуры ядра и поправки на отдачу

2.4. Электронные вершинные поправки

2.5. Релятивистские поправки к сверхтонкой структуре
2.6. Выводы по второй главе
Глава 3. Сверхтонкое расщепление основного состояния атома мюонного гелия 2Не
3.1. Энергия Ферми
3.2. Эффекты поляризации вакуума в первом порядке теории возмущений
3.3. Поляризация вакуума во втором порядке теории возмущений
3.4. Эффекты структуры ядра и эффекты отдачи
3.5. Электронные вершинные поправки
3.6. Выводы по третьей главе

Глава 4. Лэмбовский сдвиг (2Рі/2 — 25'і/2) в атоме мюонного дейтерия
4.1. Введение
4.2. Эффекты поляризации вакуума в однофотонном взаимодействии
4.3. Релятивистские поправки и эффекты поляризации вакуума
4.4. Структура ядра, и эффекты поляризации вакуума
4.5. Поправки на отдачу, поляризацию вакуума и собственную энергию мюона
4.6. Тонкая структура 2Р-состояпия
4.7. Выводы по четвертой главе
Заключение
Литература
Введение
Актуальность работы
Квантовая электродинамика (КЭД) является единственной последовательной моделью квантовой теории поля, дающей надежные количественные предсказания с высокой точностью. В силу этого свойства КЭД служит главным объектом для изучения и применимости принципов-релятивистской квантовой теории и примером для построения других моделей - калибровочных теорий сильных, слабых и электромагнитных взаимодействий. Отсюда следует важность проверки самой квантовой электродинамики.
В настоящее время для проверки КЭД используется не только энергетический спектр атома водорода и аномальный магнитный момент электрона, но и структура энергетических уровней дейтерия, гелия, позитрония, мгоония и других простейших атомов. В настоящее время расчеты квантовоэлектродинамических эффектов в подобных системах позволяют получать точные значения фундаментальных физических констант, таких как постоянная тонкой структуры а, постоянная Ридберга, масса электрона, зарядовый радиус протона и т.д. Высокий уровень точности теоретических и экспериментальных исследований спектров энергии простейших атомов делает возможным поиск новой физики за рамками Стандартной модели.
Наряду с электронными атомами, в настоящее время, ведется интенсивное изучение мюонных атомов (мюонный водород, мюонный дейтерий, ионы мюонного гелия и др.). Исследования проводятся в направлении мюонного катализа ядерного синтеза, изучения электромагнитной структуры ядра и проверки квантовой электродинамики. Мюонные атомы отличаются от обычных тем, что в них один электрон заменен на отрицательно заряженный мюон. Так как мюон примерно в 200 раз тяжелее электрона, то на энергетическую структуру существенное влияние оказывают такие эффекты, как поля-

Рис. 2.1. Эффекты структуры ядра (а), электронные вершинные поправки (Ь—с!) и поляризация вакуума во втором порядке теории возмущений (е). Пунктирная линия обозначает кулоновский фотон. С - это кулоповская функция Грина. Черная точка соответствует вершинному оператору.
2.2. Эффекты поляризации вакуума
Вакуумные эффекты изменяют взаимодействие (2.2) и (2.3) между частицами в атоме мюонного гелия. Один из самых важных вкладов в СТС связан с однопетлсвой поляризацией вакуума (ПВ) и электронным вершинным оператором. Вакуумная петля ведет к появлению фактора а/тт в операторе взаимодействия, поэтому соответствующая поправка к СТС будет пятого порядка по а. В то же время электронная поляризация вакуума и вершинные поправки к СТС основного состояния содержат параметр равный комлтонов-ской длине волны электрона и радиусу первой боровской орбиты в подсистеме Ше)+ : та/тпе = 1.50886

У + 1). (2.7)
АУГР(хе) = £ [ сіШ
е-2т.С*%