"Lamb kayması" sayfasının sürümleri arasındaki fark

k
düzen
k (düzen)
 
Fizikte, Lamb kayması adını Willis Lamb (1913-2008)'dan alan, hidrojen atomunun kuantum elektrodinamiğindeki (QED) <sup>2</sup>S<sub>1/2</sub> ve <sup>2</sup>P<sub>1/2</sub> (sembol gösterimi ile) enerji düzeyleri arasındaki küçük farklılıktır.<ref name=Aruldhas>
 
 
</ref> Dirac denklemine göre, <sup>2</sup>S<sub>1/2</sub> ve <sup>2</sup>P<sub>1/2 </sub>orbitalleri (yörüngeleri) aynı enerjiye sahip olmalıdır. Ancak, boşluktaki elektronlar arasındaki etkileşim (ki bu etkileşim Dirac denklemi ile açıklanamaz), <sup>2</sup>S<sub>1/2</sub> ve <sup>2</sup>P<sub>1/2 </sub>enerji düzeylerinde küçük bir enerji değişimine sebep olur. Lamb ve Robert Retherford bu değişimi 1947'de ölçmüşlerdir ve bu ölçüm, ıraksamayı açıklamak için tekrar normalleştirme teorisine teşvik edici bir unsur olmuştur. Bu, Julian Schwinger, Richard Feynman, Ernst Stueckelberg ve Sin-Itiro Tomonaga tarafından geliştirilmiş modern kuantum elektrodinamiğinin (elektrikseldevinim bilgisi) müjdecisiydi. Lamb, 1955 yılında Lamb kayması ile ilgili keşiflerinden ötürü Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı.
 
 
 
== Türetimi ==
Bu sezgilere dayalı elektrodinamik seviye kayması çıkarımı Weltonu takiben kuantum optiktendir (nicem ışıkbilgisi). <ref>{{cite book|author=Marlan Orvil Scully & Muhammad Suhail Zubairy|title=Quantum optics|year=1997|publisher=Cambridge University Press|location=Cambridge UK|isbn=0-521-43595-1|url=http://books.google.com/?id=20ISsQCKKmQC&pg=PA430|pages=13–16}}</ref>
 
Elektrik ve manyetik (kutupsal) alanlardaki QED boşluk ile ilgili dalgalanma, atomik çekirdekten kaynaklanan elektrik potansiyeli rahatsız eder. Bu rahatsızlık, elektronun konumunda bir dalgalanmaya sebep olur ve bu da enerji kaymasını açıklar. Potansiyel enerjideki değiþim şu şekildedir:
:<math>\langle \Delta V\rangle =\frac{1}{6} \langle (\delta \vec{r})^2\rangle _{vac}\left\langle \nabla ^2\left(\frac{-e^2}{4\pi \epsilon _0r}\right)\right\rangle _{at}</math>.
 
Elektronun yer değiþimini veren (''δr'')<sub>''k''<small></small></sub> tek bir alandaki dalga vektörü <math>\vec{k}
 
 
Elektronun yer değiþimini veren (''δr'')<sub>''k''<small>→ </small></sub> tek bir alandaki dalga vektörü <math>\vec{k}
</math>' ya ve frekans ''v''<nowiki/>'ye indirgenmiş klasik hareket formülü şudur:
:<math>m\frac{d^2}{dt^2} (\delta r)_{\vec{k}}=-eE_{\vec{k}}</math>,
Sonuç olarak potansiyel (gerilim) enerji farkı þu hale gelir:
:<math>\langle\Delta V\rangle=\frac{4}{3}\frac{e^2}{4\pi\epsilon_0}\frac{e^2}{4\pi\epsilon_0\hbar c}\left(\frac{\hbar}{mc}\right)^2\frac{1}{8\pi a_0^3}\ln\frac{4\epsilon_0\hbar c}{e^2}</math>.
Bu kayma yaklaşık 1 &nbsp;GHz civarıdır, gözlemlenmiş kaymaya çok yakın düzeydedir.
 
== Deneysel Çalışmalar ==
1947'de Willis Lamb ve Robert Retherford hidrojen atomundaki <sup>2</sup>S<sub>1/2</sub> ve <sup>2</sup>P<sub>1/2 </sub> enerji düzeylerini radyo frekansı (tekrarsıklığı) geçişlerini uyarmak için minidalga teknikleri kullanarak bir deney gerçekleştirdiler. Bunu Doppler genişlemesinin (Doppler genişlemesi frekans ile doðru orantılıdır) ihmal edilebileceği, optik (ışıkbilgisi) geçişlerden daha küçük frekanslarla yaptılar. Lamb ve Retherfordun bulduğu enerji farkı 1000MHz1000&nbsp;MHz civarı <sup>2</sup>S<sub>1/2</sub> <sub> </sub> düzeyinin <sup>2</sup>P<sub>1/2 </sub> düzeyine yükselmesiydi.<ref>{{cite journal|title=Fine Structure of the Hydrogen Atom by a Microwave Method|first=Willis E.|last=Lamb|author2=Retherford, Robert C. |authorlink=Willis Lamb|journal=[[Physical Review]]|volume=72|issue=3|pages=241–243|year=1947|doi=10.1103/PhysRev.72.241|bibcode = 1947PhRv...72..241L }}</ref>
 
Bu belirli farklılık kuantum elektrodinamiğinin (nicem elektrikseldevinim bilgisi) tek-döngü etkisidir ve atom tarafından salınmıþ ve geri emilmiş sanal fotonların etkisi olarak da değerlendirilebilir. Kuantum elektrodinamiğinde elektromanyetik alan (akımmıknatısal alan) nicemlidir -kuantum mekaniğindeki harmonik osilatör (uyumlu salıngaç) gibi- ve en düşük durumu sıfırdan farklıdır. Buna göre, elektronun çabuk salınımsal hareket yapmasını sağlayan çok küçük 0.00... şeklinde bir salınım mevcuttur. Elektron yayılır ve yarı çapı ''r'dan '' ''r'' + ''δr'ye ''değişir.
:<math>\Delta E_\mathrm{Lamb}=\alpha^5 m_e c^2 \frac{k(n,0)}{4n^3}\ \mathrm{for}\ \ell=0\, </math>
 
''k''(''n'', 0)'ın 13 yakınlarında ''n'' ile değişmesiyle, ve
 
:<math>\Delta E_\mathrm{Lamb}=\alpha^5 m_e c^2 \frac{1}{4n^3}\left[k(n,\ell)\pm \frac{1}{\pi(j+\frac{1}{2})(\ell+\frac{1}{2})}\right]\ \mathrm{for}\ \ell\ne 0\ \mathrm{and}\ j=\ell\pm\frac{1}{2},</math>
*[http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1955/lamb.html Nobel Prize biography of Willis Lamb]
*[http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1955/lamb-lecture.html Nobel lecture of Willis Lamb: ''Fine Structure of the Hydrogen Atom'']
 
 
{{DEFAULTSORT:Lamb Shift}}
[[CategoryKategori:Kuantum alan kuramı]]
461.643

değişiklik