論文の概要: New Insights into the Lamb Shift: The Spectral density of the Shift
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.01000v1
- Date: Wed, 31 May 2023 01:45:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-05 18:51:47.046467
- Title: New Insights into the Lamb Shift: The Spectral density of the Shift
- Title（参考訳）: ラムシフトの新しい知見:ラムシフトのスペクトル密度
- Authors: G. Jordan Maclay
- Abstract要約: 原子では、束縛された電子と電磁場の真空ゆらぎとの相互作用は電子のエネルギー準位を複雑に変化させる。
最も著名な放射シフトは、水素原子の2S_1/2$と2P_1/2$の間のラムシフトである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In an atom, the interaction of a bound electron with the vacuum fluctuations
of the electromagnetic field leads to complex shifts in the energy levels of
the electron, with the real part of the shift corresponding to a shift in the
energy level and the imaginary part to the width of the energy level. The most
celebrated radiative shift is the Lamb shift between the $2S_{1/2}$ and the
$2P_{1/2}$ levels of the hydrogen atom.~The measurement of this shift in 1947
by Willis Lamb Jr. proved that the prediction by Dirac theory that the energy
levels were degenerate was incorrect. Hans~Bethe's calculation of the shift
demonstrated the renormalization process required to deal with the divergences
plaguing the existing theories and led to the understanding that it was
essential for theory to include interactions with the zero-point quantum vacuum
field. This was the birth of modern quantum electrodynamics (QED). Other
calculations of the Lamb shift followed by Welton and Power in an effort to
clarify the physical mechanisms leading to the shift. We have done a
calculation of the shift using a group theoretical approach which gives the
shift as an integral over frequency of a function, which we call the spectral
density of the shift. The spectral density reveals how different frequencies
contribute to the total energy shift. We find, for example, that half the
radiative shift for the ground state 1S level in H comes from photon energies
below 9700 eV, and that the expressions by Power and Welton do not have the
correct low frequency behavior, although they do give approximately the correct
value for the total shift.
- Abstract（参考訳）: 原子において、束縛された電子と電磁場の真空ゆらぎとの相互作用は、電子のエネルギー準位の複雑なシフトを、エネルギー準位のシフトに対応するシフトの実際の部分とエネルギー準位の幅へのシフトに導く。
最も著名な放射シフトは、水素原子の2S_{1/2}$と2P_{1/2}$のレベルの間のラムシフトである。
1947年のウィリス・ラム・ジュニアによるこのシフトの測定は、エネルギー準位が縮退しているというディラック理論による予測が間違っていることを証明した。
Hans~Bethe によるシフトの計算は、既存の理論を議論する散逸に対処するために必要な再正規化過程を示し、ゼロ点量子真空場との相互作用を含むことが理論にとって不可欠であるとの理解につながった。
これが現代の量子電磁力学(QED)の誕生である。
ラムシフトの他の計算では、ウェルトンとパワーがシフトに繋がる物理的メカニズムを明らかにするために行った。
我々は、シフトのスペクトル密度と呼ばれる関数の周波数の積分としてシフトを与える群理論的アプローチを用いてシフトの計算を行った。
スペクトル密度は、異なる周波数が全体のエネルギーシフトにどのように寄与するかを示す。
例えば、h の基底状態 1s レベルの放射シフトの半分は 9700 ev 以下の光子エネルギーによるもので、パワーとウェルトンによる式は全体のシフトに対してほぼ正しい値を与えるが、正確な低周波挙動を持っていない。
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