Рассмотрены свойства спектра энергий атома водорода, находящегося в сильном (B > B_a ∼ 10⁹ Гс) или сверхсильном (B ≳ B_cr ∼ 10¹⁴ Гс) магнитном поле, когда движение электрона становится релятивистским и существенны эффекты квантовой электродинамики. С использованием адиабатического приближения получены аналитические формулы для энергии уровней, обладающие высокой точностью в полях B > 10¹⁰ Гс. Проведено сравнение этих формул с известными из литературы асимптотиками и с результатами численных расчётов. Отмечается характерная особенность движения электрона в сильных магнитных полях: при B ≳ B_cr поперечное движение электрона становится релятивистским, а продольное (вдоль В) движение описывается формулами нерелятивистской теории и к нему применимо адиабатическое приближение. Обсуждаются следующие вопросы, качественное различие в поведении чётных и нечётных уровней в полях B >> B_a снятие вырождения между чётными и нечётными состояниями атома водорода; соотношения скейлинга в спектре атома водорода при различных значениях квантовых чисел (n, n_ρ, m) и напряжённости магнитного поля; размеры, форма и квадрупольный момент атома водорода при B >> B_a; радиационные переходы np → 1s в сильном магнитном поле; релятивистские эффекты и эффекты квантовой электродинамики: влияние поляризации вакуума и аномального магнитного момента электрона на положение атомных уровней; экранировка кулоновского потенциала и «замерзание» энергий атомного спектра при B → ∞; проявление эффекта Зельдовича в спектре уровней атома водорода в сильном магнитном поле. Кратко обсуждается проблема критического заряда ядра; предложены простые асимптотические формулы для Z_cr, справедливые для нижних уровней электронного спектра. Приведены некоторые сведения об экстремальных магнитных полях, полученных в лабораторных экспериментах и встречающихся в космосе. Рассмотрена кулоновская перенормировка длины рассеяния в резонансной ситуации, когда в энергетическом спектре системы имеется мелкий уровень.

PACS: 03.65.Ge, 03.65.Pm, 32.30.−r (все) DOI: 10.3367/UFNr.0184.201403e.0273 URL: https://ufn.ru/ru/articles/2014/3/f/ 000337360600005 2-s2.0-84902168261 2014PhyU...57..257P Цитата: Попов В С, Карнаков Б М "Атом водорода в сильном магнитном поле" УФН 184 273–296 (2014) BibTexBibNote ® (generic) BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks Русский English TY JOUR TI Атом водорода в сильном магнитном поле AU Попов, В. С. AU Карнаков, Б. М. PB Успехи физических наук PY 2014 JO Успехи физических наук JF Успехи физических наук JA Усп. физ. наук VL 184 IS 3 SP 273-296 UR https://ufn.ru/ru/articles/2014/3/f/ ER https://doi.org/10.3367/UFNr.0184.201403e.0273 Поступила: 6 июля 2013, одобрена в печать: 21 августа 2013 English citation: Popov V S, Karnakov B M “Hydrogen atom in a strong magnetic field” Phys. Usp. 57 257–279 (2014); DOI: 10.3367/UFNe.0184.201403e.0273