Радиационные переходы в ридберговских атомах, индуцируемые равновесным тепловым излучением

• Автор: Глухов, Игорь Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 107 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Равновесное тепловое излучение, ридберговские атомы и резонансное взаимодействие между ними
1.1 Равновесное тепловое излучение
1.2 История исследования ридберговских атомов
1.3 Дипольное приближение для термоиндуцированных переходов
1.4 Метод модельного потенциала Фьюса
1.4.1 Основные идеи метода и его модификации
1.4.2 Применение модельного потенциала Фьюса в дипольном приближении
1.5 Спонтанные распады ридберговских состояний
2 Термоиндуцированные переходы в дискретном спектре ридберговских атомов
2.1 Общие закономерности
2.2 Термоиндуцированное тушение ридберговских уровней
2.3 Возбуждения в дискретном спектре
3 Ионизация
3.1 Сечение фотоионизации в дипольном приближении
3.2 Скорости тепловой ионизации ридберговских состояний
3.3 Полное термоиндуцированное уширение ридберговских состояний
Заключение

Список сокращений и условных обозначений
с = 299792458 м/с — скорость света в вакууме;
к = 6.626069 • 10~34 Дж-с — постоянная Планка;
П = — = 1.054572 ■ Ю“34 Дж-с;

те = 0.910938 ■ Ю-30 кг — масса электрона; е = 1.60218 -10-18 Кл — элементарный заряд; к — 1.38065 • 10-23 Дж/К — постоянная Больцмана; а — 0.72973526 ■ Нг 2 — постоянная тонкой структуры;
1/а — 137.035999;
эВ — электрон-вольт (1 эВ = 1.60218 • 10~18 Дж);
МЬ — мегабарн (1 МЬ = 1 • 10-22 м2);
а.е.э. — атомная единица энергии (1 а.е.э.= 4.3597 • 10~18 Дж);
Т — температура равновесного теплового излучения, К.
Константы и единицы измерения физических величин в атомной системе единиц
1 эВ - 3.674933 • 10-2 а.е.э.; с = 1/а = 137.035999; к = 3.1668 • 10~6 а.е.э./К.

Введение
Современная физика атомов, являясь одним из базовых разделов физической науки в целом, в свою очередь имеет обширный спектр исследуемых объектов и явлений, объединяемых весьма разветвленной системой характерных признаков и связей. Одним из специфических объектов в сфере ее исследований являются ридберговские атомы.
Ридберговский атом — атом, у которого в состоянии с большим значением главного квантового числа п находится не менее одного электрона. Многие свойства ридберговских состояний кардинально отличаются от свойств основного и низковозбужденных состояний в одном и том же атоме. Исследование ридберговских атомов происходило параллельно развитию квантовой теории и в рамках общего прогресса атомной физики (см. раздел ‘Ридберговские атомы’). К началу 1980-х научная деятельность по исследованию свойств ридберговских атомов и описанию явлений с их участием приобрела такой масштаб, что выделилась из других направлений атомной физики [1] и сохраняет свой автономный статус до настоящего времени [2].
Продолжительные периоды обращения электрона в сверхвысоких ридберговских состояниях (Тп сс тх п — главное квантовое число исследуемого состояния) позволяют управлять с помощью сверхкоротких лазерных импульсов [3] движением электрона (его волнового пакета) по почти классической орбите [4]. Такая система является удобной для исследования перехода между квантовым и классическим описанием движения связанного электрона в атоме.
Электроны В высоковозбужденных ридберговских СОСТОЯНИЯХ С 71 ~ 1
являются практически свободными, так как их энергия связи составляет

несколько микроэлектрон-вольт [5] (Еп кг —5- эВ). Такие сверхмедленные

электроны используются в экспериментах по рассеянию при малых энерги-

цированном виде [108]:

2 (п-ММ»2’ ^ (13))
где Мп,()=а, + 1^? + 1^? + ...,
где параметры щ, Ьи ц являются константами в конкретном атоме для каждой /-серии. При учете тонкой структуры для аппроксимации уровней энергии /у--серии используются параметры ау, Ьу, су.
/ 1 , 0у , су-
где ц(п, /,у) =оу + 7-+ 7 4__ + ...,
(п - «у) (п - ау)
Более высокие степени разложения квантового дефекта ((п — а;)-6, (п —а/)"8 и т.д.) дают пренебрежимо малые поправки для относительно невысоких ридберговских уровней энергии [16], а для п > 25 они практически исчезают. Для рубидия использовались более поздние параметры ау, Ьу, соответствующие укороченной модифицированной формуле Ритца для квантового дефекта [18]:
М»,',Л = а«+(п-%Г (1'33)
Радиальные части волновых функций непрерывного спектра для гамильтониана (1.28) также могут быть получены в аналитическом виде при решении уравнения (1.29) при положительных энергиях (Е > 0). Радиальная часть волновой функции электрона с энергией Е и орбитальным моментом I в непрерывном спектре имеет вид [109]
о г |Г(А + 1 + гг/х) 2к Да(г)= Г(2Л + 2) Ут°ХР

(1.34)
х ехр[—гхг](2хг)Л1^1(А + 1 + г^Г/х; 2А + 2; 2гхг), где параметр и — у/2Ё. С помощью преобразования Куммера [99, Гл. 6.3]:
1^1 (а; с; х) — ехрЭДх-РДс — а; с; —х)