ラムシフトウィキペディア

子羊のシフト （また ラムシフト ）は、1947年にウィリス・ユージン・ラムとロバート・C・レザーフォードによって発見された量子物理学の効果です。 ^[初め]

実験は、水素原子の2つの核状態が、相対論的量子力学のディラック理論に従ってまったく同じエネルギーを持つはずであることが、非常に低エネルギーの違いがあることを示しました。この発見は、量子電気力学の基礎を築きました。ラムは1955年にノーベル物理学賞を受賞しました。 ^[2] ノーベル賞は水素原子への影響に関連していますが、子羊のシフトは一般的な量子電気力学効果です。

ディラック方程式は、同じメイン量の条件を示しています

${displaystyle n}$

および同じ総回転脈管量体（鉄道銃とスピン）

${displaystyle j}$

二次量子数に関する水素または水素様原子

${displaystyle ell}$

劣化している、d。 H.同じエネルギーを持っています。
したがって、劣化する必要がある最も低い条件は条件です

${displayStyle 2S_ {1/2}}$

${displaystyle（ell = 0）}$

と

${displaystyle 2p_ {1/2}}$

${displayStyle（ELL = 1）}$

、両方の量子数

${displaystyle n = 2}$

と

${displaystyle j = {tfrac {1} {2}}}$

もつ。

子羊とレザーフォードは2秒で水素原子のビームを作成しました _1/2 -2395 MHzのマイクロ波放射に露出しています。これにより、2pの原子がなりました _3/2 – 状態が育ち、そこから2pに落ちました _1/2 -状態。外部磁場は、Zeeman効果を通じてエネルギーレベルの分割を引き起こしました。磁場の変動により、彼らは遷移のエネルギーを非常に正確に決定することができ、条件2pが _1/2 約4.37μeVは2秒未満です _1/2 、周波数の差に応じてΔν= 1058 MHz。 -3.4 eVの2つのレベルのエネルギーと比較して、これは非常に小さな補正です（2pの間に分割される微細な構造よりも再び小さい10の係数です _1/2 および2p _3/2 ）、これは根本的に重要です。

H原子の子羊シフトへの寄与。 ^[3]

貢献	2p 1/2		2秒 1/2
Selbstenergie des an Electran	4,07 MHz	16,8 Nev	1015,52 MHz	4199,9 Nev
真空	0 MHz	0 NEV	-27,13 MHz	-112,2 NEV
アノマールのマグランド。一瞬	-16,95 MHz	-70,1 NEV	50,86 MHz	210,3 Nev

Hans Betheは、Lamb Shiftの最初の計算を行い、続いてRichard FeynmanとJulian Schwingerが続きました。 3つの量子電気力学的効果が最大の貢献度を高めます。電子の自己エネルギー、真空化、異常磁気モーメントです。 ^[3]

自己エネルギー [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

子羊のシフトの最大の割合には、電子の自己エネルギーがあります。 H.真空変動との相互作用。ハイゼンベルクの不確実性に従って、真空場からの仮想光子が吸収され、放出されます。結果として生じる動き（振戦の動きも参照）は、時間的手段で電子に作用する可能性を変化させます。効果は、原子の中心に関連して関連しています

${displaystyle（r = 0）}$

、特にコア内で、潜在的なものがクーロンフォームから逸脱します。これは、主に回転パルス量子の電子に影響します

${displaystyle ell = 0}$

（S-States）、その居住の可能性は本質的に小さいが関連性がありますが、

${displaystyle ell> 0}$

[4] したがって、S-電子はわずかに弱いです。

したがって、小さな修正

${displaystyle delta r}$

ポテンシャルエネルギーを計算するために追加されます。これは、ほぼ次のように記述できます。

${displaystyle langle e_ {mathrm {pot}} rangle = – {frac {ze^{2}} {4pi varepsilon _ {0}}}左lange{frac {1} {r+delta r}} rightrangle}$

と
コア充電番号

${displaystyle with}$

、、、、
初等料金

${displaystyle e}$

、、、、
電界定数

${displaystyle varepsilon _ {0}}$

と
距離

${displaystyle r}$

。

真空 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

子羊のシフトへの別の貢献は、真空化に起因する可能性があります。粒子の仮想ペアを生成して破壊することにより、真空はコアの負荷を保護する誘電体媒体のように動作します。その効果的な負荷はコアに非常に近く増加します。つまり、電位がより深くなっています（uehling効果）。次に、S-電子が主に影響を受けます。

真空化 – 反対の兆候 – 全体的な効果にほとんど寄与しません（一方、筋膜原子では、割合が支配的です）が、理論的な計算と実験は非常に正確であるため、この寄与、したがって液胞分解を確認できました。

異常磁気モーメント [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

別の寄与は、電子の異常磁気モーメント（付属書補正からのもの）から生じます。

合計効果 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

さらに量の高次があります（つまり、微細な構造定数αのより高い能力によって説明されます）。

子羊のシフトはこのようにします：

${displaystyle delta e_ {mathrm {lamb}}（n、ell = 0、j = {tfrac {1} {2}}）=（zalpha）^{4} {frac {4alpha} {3pi n^{3}}} {ln {{{{{{{{2} {{{{} {{2} {{} {{{} {{{{{{{} {{{} {{} {{{} {{{}） ac {m_ {mathrm {e}} c^{2}} {2r_ {y}}右）-gamma（n、ell、j）+{frac {19} {30}}右）}$

それぞれ：

${displaystyle delta e_ {mathrm {lamb}}（n、ell neq 0、j）=（zalpha）^{4} {frac {4alpha} {3pi n^{3}}} m_ {mathrm {e}} c^{2}左}左} {mathrm {e}} c^{2}} {2r_ {y}}} right）-gamma（n、ell、j） +{frac {3} {8}}} {frac {j（j +1）-ell（ell +1） – {frac {3} {4} {4}} {4} {4}} {4}} }右）}$

がある：

Bethe対数は数値的に計算でき、最も低い軌道用です ^[5]

${displaystyle {begin {aligned} gamma（1,0、{tfrac {1} {2}}）＆= 2 {、} 98dots \ gamma（2,0、{tfrac {1} {2}}）＆= 2 {、} }}$

これらの値を使用すると、エネルギーの違いがあります

${displaystyle delta e}$

間

${displayStyle 2S_ {1/2}}$

– と

${displaystyle 2p_ {1/2}}$

– オリビタレン

${displaystyle delta e = 4 {、} 37cdot 10^{-6}、{text {ev}}}$

、周波数の違いに応じて

${displaystyle delta f}$

のスペクトル線

${displaystyle delta f = 1058、{text {mhz}}}$

、実験と正確に一致しています。

ミオニック原子、すなわち電子がミオンに置き換えられる原子では、ミオンの鉄道半径がはるかに低く、異常磁気モーメントが大きいため、効果は大幅に増加します。ミオニック水素の場合、条件2は嘘をつきます _1/2 および2p _1/2 約202.4 MEV、つまり通常の水素の約46,000倍。 ^[6] 液分極の割合は最大です。効果は、コア負荷と半径でも成長します。ただし、他の効果（他の電子によるコア充電のシールド）により、複数の電子で原子でオーバーレイされます。

• スティーブンワインバーグ： フィールドの量子理論ボリュームI：基礎 。ケンブリッジ大学出版局、ニューヨーク1995（英語）。
• Ingolf V. Hertel、Claus-Peter Schulz： 原子、分子、光学物理学1 。 Springer-Verlag、ベルリン/ハイデルベルク2008。
• ヘルマン・ハケン、ハンス・クリストフ・ウルフ： 原子および量子物理学 。 Springer-Verlag、ベルリン/ハイデルベルク2004。

1. ↑ ウィリスE.ラム、ロバートC.レザーフォード： マイクロ波法による水素原子の微細構造 。の： 物理的なレビュー 。 バンド 72 、 いいえ。 3 、1947年、 S. 241–243 、doi： 10.1103/Physrev.72.241 。
2. ↑ https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laurestes/1955/
3. ↑ ^{a b} Kurt Gottfried、Victor F. Weisskopf： 粒子物理学の概念、Vol II 。 Clarendon Press、Oxford 1986、ISBN 978-0-19-503393-9、 S. 266–270 。
4. ↑ ヘルマン・ハケン、ハンス・クリストフ・ウルフ： 原子および量子物理学 。 Springer-Verlag、ベルリン/ハイデルベルク2004、15.5.2。
5. ↑ ロバート・W・ハフ： 代数技術を使用した子羊シフトの簡略計算 。の： Phys。牧師 バンド 186 、 いいえ。 5 、1969年、 S. 1367–1379 （英語）。
6. ↑ Aldo Antognini： ムニック原子と核構造 。の： arxiv：物理学 。 10. 2016年8月、arxiv： 1512.01765 （ICOLS 2015、シンガポール）。