Выпуски

 / 

2014

 / 

Март

  

К 100-летию со дня рождения Я.Б. Зельдовича


Атом водорода в сильном магнитном поле

 а,  б
а Государственный научный центр Российской Федерации «Институт теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова», ул. Б. Черемушкинская 25, Москва, 117259, Российская Федерация
б Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Каширское шоссе 31, Москва, 115409, Российская Федерация

Рассмотрены свойства спектра энергий атома водорода, находящегося в сильном (B > Ba ∼ 109 Гс) или сверхсильном (B ≳ Bcr ∼ 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 ≳ Bcr 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 >> Ba снятие вырождения между чётными и нечётными состояниями атома водорода; соотношения скейлинга в спектре атома водорода при различных значениях квантовых чисел (n, nρ, m) и напряжённости магнитного поля; размеры, форма и квадрупольный момент атома водорода при B >> Ba; 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 Zcr, 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.

Текст pdf (975 Кб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.0184.201403e.0273
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, 21 августа 2013

English citation: Popov V S, Karnakov B M “Hydrogen atom in a strong magnetic fieldPhys. Usp. 57 257–279 (2014); DOI: 10.3367/UFNe.0184.201403e.0273

Список литературы (106) Статьи, ссылающиеся на эту (21) Похожие статьи (12) ↓

  1. Л.И. Пономарёв «Я.Б. Зельдович и ядерная энергетика» УФН 184 227–230 (2014)
  2. В.Г. Курт, Н.Н. Шахворостова «Искажения спектра реликтового излучения при рекомбинации первичной плазмы в ранней Вселенной» УФН 184 423–443 (2014)
  3. Д.Д. Соколов, Р.А. Степанов, П.Г. Фрик «Динамо: на пути от астрофизических моделей к лабораторному эксперименту» УФН 184 313–335 (2014)
  4. Г.И. Баренблатт, А.Дж. Корин, В.М. Простокишин «Турбулентные течения при очень больших числах Рейнольдса: уроки новых исследований» УФН 184 265–272 (2014)
  5. В.Е. Фортов, И.В. Ломоносов «Я.Б. Зельдович и проблемы уравнений состояния вещества в экстремальных условиях» УФН 184 231–245 (2014)
  6. И.Д. Новиков, А.А. Шацкий и др. «Идеи Я.Б. Зельдовича и современная космология Бранса—Дикке» УФН 184 379–386 (2014)
  7. А.М. Черепащук «Чёрные дыры в двойных звёздных системах и ядрах галактик» УФН 184 387–407 (2014)
  8. М.А. Шил, К.С. Торн «Геометродинамика: нелинейная динамика искривлённого пространства-времени» УФН 184 367–378 (2014)
  9. М.Ф. Иванов, А.Д. Киверин и др. «От горения и детонации к окислам азота» УФН 184 247–264 (2014)
  10. «От редакционной коллегии» УФН 184 225–226 (2014)
  11. М.Р. Гильфанов, Р.А. Сюняев «Радиационно-доминированный пограничный слой между аккреционным диском и поверхностью нейтронной звезды: теория и наблюдения» УФН 184 409–422 (2014)
  12. А.А. Вихлинин, А.В. Кравцов и др. «Скопления галактик» УФН 184 339–366 (2014)

Список формируется автоматически.

© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение