原子物理前沿介紹ppt課件(已修改)
2025-01-26 10:25 本頁面
【正文】 原子精密譜、強場中的原子 喬豪學 武漢大學物理科學與技術(shù)學院 2022年 6月 現(xiàn)在的物理學處于什么樣的時代？ 物理學最關(guān)心的問題？（兩暗一黑三起源） 物理學將來的突破口在哪里？（精密與極端） 原子精密譜 Part I 精密譜的理論背景及研究現(xiàn)狀 問題： 對于少電子原子體系，如氦，鋰等，如何把它們的物理能級 精確地計算出來？（考慮相對論效應(yīng)， QED效應(yīng)等） 目前最有效的方法： 1）求解非相對論薛定諤方程，得到足夠精確的 和 。 2）用量子電動力學或量子場論的方法導出各級相對論修正算符和 QED修正 算符。 3）計算修正算符的期望值以及原子核的有限質(zhì)量和有限尺寸帶來的修正， 最終得到物理能級。 原子能級可以寫為 ? NRE230 1 2 20101( ) ( )()()t ot N R re l Q E D nucN R N R N R N Rre l re l re lQ E D Q E D Q E DE E E E EE E M E M EE E M EE E M E??????? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?做精密譜物理的意義 (考慮到理論計算和實驗測量都能很高的精度 )： 1）驗證 QED理論（特別是束縛態(tài) QED），檢驗物理定律的自洽性。 2）確定某些物理常數(shù)，如 ， 2022年， Smicilas和 Shiner[1]利用氦原子的 23P0到 23P2精細結(jié)構(gòu)間的躍遷并結(jié)合 Pachucki[2]等人的最新理論計算，定出精細結(jié)構(gòu)常數(shù)為 其中， （ 64） 是實驗的不確定度， （ 4） 理論計算的不確定度，（ 260） 是沒有計算的其他項帶來的不確定度。 3) 驗證原子核模型 鋰原子的特性： 含有三個電子，可以用來檢驗或驗證量子力學關(guān)于多體問題的一些結(jié)論，比如三個角動量的耦合理論等。 氦原子的特性： 最簡單的多體。 [1] M. Smiciklas and D. Shiner, Phys. Rev. Lett. 105, 123001 (2022) [2] K. Pachucki and Y. A. Yerokhin, Phys. Rev. Lett. 104, 070103 (2022) ? epmM1 137 .035 999 55 ( 64 ) ( 4 ) ( 260)? ? ?“精密”一詞的含義 ? ? ? ? ? ? ? ?4QE DQE D3r e lr e l200 ?????? OEEEEEEE ???????實際計算誤差（數(shù)學）： Q E D r e l0 E,E,E ??? 高階項誤差（物理）： ? ? ? ?,...O,O ?? ?? 要求：兩種誤差是可控的 ????? QE D3r e l20 EEEE ??精確. .. ),/,( nuuuceba rmmRf ??? ?? ? 理論原子光譜實驗值 原子核參數(shù) 與核物理模型無關(guān) 驗證各種核物理模型 理論與實驗結(jié)合 原子與原子核交叉 e e 3He QED 理論和基本物理常數(shù) ? 理論表達式包含基本物理常數(shù) ? 確定物理常數(shù)是精密譜物理的一部分 ? QED的精密驗證涉及到多學科 : 原子物理 , 核物理 (hyperfine, Rnuc, nuclear pol.)
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