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 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