Читать онлайн «Теория частиц с полуцелым спином и сверхтонкая структура атомных уровней»

А. В. Андреев ТЕОРИЯ ЧАСТИЦ С ПОЛУЦЕЛЫМ СПИНОМ И СВЕРХТОНКАЯ СТРУКТУРА АТОМНЫХ УРОВНЕЙ МОСКВА Лаборатория Базовых Знаний 2003 УДК 530. 1 ББК 22. 31 А65 Андреев А. В. Теория частиц с полу целым спином и сверхтон- сверхтонкая структура атомных уровней. — М. : Лаборатория Базовых Знаний, 2003. - 56 с. - ISBN 5-93208-156-2. Предложено уравнение для действия частицы со спином 1/2, взаимодей- взаимодействующей с электромагнитным полем. Предлагаемое действие релятивистски и калибровочно инвариантно. Основное отличие предлагаемого действия от известных ранее релятивистских уравнений состоит в том, что оно является квадратичной формой относительно оператора 4-импульса и содержит три материальные константы, характеризующие свойства частицы: массу покоя, заряд и величину магнитного момента. Получены волновые уравнения для частицы и электромагнитного поля. Найдено аналитическое решение урав- уравнений для случая движения электрона в кулоновском поле и в постоянном магнитном поле. Полученные решения показывают наличие сверхтонкой структуры уровней водородоподобных атомов и электрона в магнитном поле, обусловленной отличием магнитного момента электрона от магнетона Бора. Показано, что полученные уравнения описывают взаимодействие между нук- нуклонами. Проведено сравнение с результатами экспериментов по прецизион- прецизионной лазерной спектроскопии атома водорода. ISBN 5-93208-156-2 © Лаборатория Базовых Знаний, 2003 ОГЛАВЛЕНИЕ Глава 1. Введение 4 1. 1. Краткий исторический обзор и мотивация исследований 4 1. 2. Основное содержание глав 10 Глава 2. Уравнение для частицы со спином 1/г, взаимодей- взаимодействующей с электромагнитным полем 12 2. 1. Действие и основные уравнения движения 12 2. 2. Связь с уравнением Дирака 14 Глава 3. Свободная частица и ряд общих свойств уравнений 16 3. 1. Тензор энергии — импульса 16 3. 2. Свободная частица 18 3. 3. Интегралы движения 20 Глава 4. Движение электрона в кулоновском поле и одно- однородном магнитном поле 21 4. 1. Электрон в кулоновском поле 21 4. 2. Решения с отрицательной энергией 25 4. 3. Движение электрона в однородном магнитном поле 27 4. 4. Напряженность индуцированного магнитного поля 29 Глава 5. Взаимодействие частиц 32 5. 1. 4-вектор плотности тока 32 5. 2. Стационарные поля 33 5. 3. Симметричная форма уравнений для поля 35 5. 4. Взаимодействие двух частиц 38 5. 5. О механизмах сверхтонкой структуры 39 Глава 6. Об электромагнитной природе ядерных сил 41 Глава 7. Сверхтонкая структура атомных спектров 43 7. 1. Сравнение с экспериментом 43 7. 2. Перспективы 48 Заключение 50 Благодарности 52 Список литературы 52 Глава 1 ВВЕДЕНИЕ 1. 1. Краткий исторический обзор и мотивация исследований В последнее десятилетие произошли революционные изменения в точности измерения длин волн и частот атомных переходов. На сме- смену интерферометрическим методам, обеспечивающим относительную точность 10~10, пришли методы абсолютного измерения частоты, когда частота измеряемого перехода с помощью нелинейно-оптических пре- преобразований непосредственно сравнивается с частотой цезиевых атом- атомных часов [1, 2].