Введение к работе
Актуальность темы. В связи с большими возможностями современной экспериментальной техники представляет интерес измерение зависимости энергии и аномального магнитного момента фермионов от различных параметров: напряженности электромагнитного поля, температуры окружающей среды, плотности среды и т.д. В экспериментальных исследованиях могут быть проверены выводы квантовой теории полей, касающиеся радиационных поправок к энергии или АММ фермионов и других величин.
Изучение квантовых процессов во внешних классических полях - одна из важнейших задач современной физики с точки зрения проверки стандартной теории Вайнберга-Салама-Глэшоу. Особое значение имеет развитие теории в область больших напряженностей внешнего поля и малых расстояний.
В последнее время особенно актуально исследование эффектов, связанных с ненулевой температурой и плотностью среды при наличии внешнего поля. Эти эффекты наблюдаются в процессах распространения фермионов и фотонов в среде, осцилляции намагнеченности электрон-позитронного газа и т.д.
Целью диссертации является исследование процессов распространения и взаимодействия фермионов и бозонов в стандартной модели, на основе метода точных функций Грина.
Научная новизна результатов. В диссертации:
-
Получены замкнутые выражения для функций Грина в представлении реального времени во внешнем постоянном и однородном магнитном поле при ненулевой температуре и плотности среды.
-
С помощью функции Грина исследована динамическая природа сдвига энергии и индуцированного магнитного момента массивного дираковского нейтрино. Показано, что индуцированный магнитный момент при наличии плотной среды и ненулевой температуры может на несколько порядков превосходить его вакуумное значение. Обобщена формула Вольфенштейна для сдвига энергии нейтрино на случай сильного внешнего поля.
-
Вычислен радиоционный сдвиг энергии электрона в замагниченной электрон-позитронной плазме. Показано, что нелинейные квантовые эффекты при конечной температуре неплотности среды проявляются уже в слабых полях (по сравнению с вакуумным случаем).
-
Вычислен вклад обменного взаимодействия в радиационный сдвиг массы кварка в кварк-глюонной плазме в постоянном хромомагнитном поле Матиняна-Саввиди. Показано, что в случае вырожденного кваркового газа вклад эффектов конечной плотности в реальную часть сдвига массы кварка значительно превосходит соответствующий вклад при нулевой температуре и плотности. Указаны условия, при которых не возникает мнимой части в сдвиге энергии основного состояния кварка за счет конечной плотности.
-
Впервые вычислен двухпетлевой термодинамический потенциал КЭД в постоянном магнитном поле. Выход за рамки однопеглевого приближения позволил исследовать важный вопрос о влиянии взаимодействия частиц плазмы на осцилляции намагниченности электронного газа.
Рассмотрен вопрос о величине параметра разложения теории возмущений в сверхсильном магнитном поле в случае вырожденного электронного газа.
Практическая ценность работы. Полученные в диссертации результаты могут служить основой для проверки калибровочной теории взаимодействия элементарных частиц в горячей плотной материи. Предложенные в ней методы исследования процессов при наличии внешних условий используются в области квантовой теории в присутствии интенсивного внешнего поля.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на научных сессиях ОЯФ РАН (1994, 1995), на Ломоносовских чтениях (МГУ, 1995), а также на научных семинарах кафедры теоретігческой физики физического факультета МГУ.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 4 работы. Их список приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, приложения, заключения и библиографии, включающей 69 ссылок. Общий объем диссертации составляет 80 страниц текста, набранного в издательской системе Microsoft Word 7.0 for Windows 95.
Актуальность темы. Значительный прогресс в области спектроскопии многозарядных ионов, достигнутый в последнее время, выдвинул в число первоочередных задач атомной физики проблему прецизионных расчетов квантовоэлектродинамических (КЭД) поправок к уровням энергии таких систем. К настоящему моменту стало возможным исследование любого иона таблицы Менделеева вплоть до водорсдоподобного урана. Так, в эксперименте по измерению энергии 2j>i/2 — 2з перехода в Lt-подобном уране [1] величина КЭД вклада измерена с погрешностью, существенно меньшей неточности теоретического значения соответствующей величины. Наибольший вклад в неопределенность теоретического значения уровней энергии я таких системах вносят невычищенные до последнего времени диаграммы экранированной собственной энергии. Поэтому их расчет необходим в первую очередь.
В Дармпггадте (Германия) ведутся лабораторные исследования сверхтонкой структуры (СТС) многозарядных ионов с очень большим зарядом ядра. В [2] приведены результаты измерений сверхтонкого расщепления водородоподобного иона висмута с относительной точностью 10~* и отмечается возможность повышения точности в дальнейшем. Экспериментальное значение длины волны перехода между компонентами сверхтонкой структуры (СТС) в ионе 209Bt82+ составляет Л = 243.87(4) нм. Теоретическое рассмотрение в рамках одночастичной ядерной модели без учета КЭД вкладов дает А = 242.0 нм [3]. Ведущими КЭД вкладами в СТС являются собственно-энергетического вклад и вклад поляризации вакуума. Последний из них оценивался в [4] в рамках приближения Юлинга л составил ДА = —1.6 нм. Отсюда видна настоятельная необходимость расчета собственно-энергетического вклада в СТС многозарядных ионов.
Прогресс в экспериментальных исследованиях процессов рекомбинации в многозарядных ионах [5] открывает хорошие перспективы для проверки последовательной теории таких процессов. В частности, представляется возможным исследование интерференционных
эффектов в таких процессах. Одним из таких эффектов является интерференция между процессами диэлектроннон и радиационной рекомбинации [б]. Другой интерференционный эффект может возникать при наличии перекрывающихся уровней с одинаковыми квантовыми числами [7].
Целью диссертации является прецизионный расчет вклада диаграмм экранированной собственной энергии в лэмбовский сдвиг основного состояния двухэлектронного многозарядного иона, расчет собственно-энергетического вклада в сверхтонкую структуру основного состояния одноэлектронного многозарядного иона, изучение интерференционных эффектов в процессе рекомбинации электрона с многозарядным ионом.
Научная новизна проведенных исследований определяется следующими положениями:
-
В рамках метода двухвременных функций Грина проведен анализ вклада диаграмм экранированной собственной энергии в лэмбовский сдвиг произвольного состояния двухэлектронного многозарядного иона в общзй ковариантной калибровке.
-
Произведен прецизионный численный расчет вклада диаграмм экранированной собственной энергии в лэмбовский сдвиг основного состояния двухэлектронного многозарядного иона в широком диапазоне Z: 20-110.
-
Вычислена собственно-энергетическая поправка к сверхтонкой структуре одноэлектронного многозарядного иона. Найдено теоретическое значение сверхтонкого расщепления основного состояния иона Biai+ с учетом КЭД поправок.
-
Произведен численный расчет резонансного сечения рекомбинации электрона с ионом РЬ81+. Показано существенное влияние эффектов перекрывания уровней с одинаковыми квантовыми числами и интерференции амплитуд диэлектроннон и радиационной рекомбинации на форму спектральной линии.
Научная и практическая денность.
-
Расчет вклада диаграмм экранированной собственной энергии в сдвиг основного состояния двухэлектрошюго иона и собственно-энергетической поправки к сверхтонкой структуре одноэлектрон-ных ионов позволил существенно повысить точность соответствующих теоретических величин.
-
Произведенный в настоящей диссертации численный расчет диаграмм экранированной собственной энергии и собственно-энергетического вклада в сверхтонкую структуру является одной из наиболее сложных расчетных задач в теории многозарядных ионов, выполненных в настоящее вреия.
Апробация работы и публикации. Результаты работы докладывались на IV семинаре по атомной спектроскопии (Москва, 1993), на семинаре отдела теоретической физики НИИФ СПбГУ. Основные результаты диссертации опубликованы в трех статьях и тезисах одного доклада, приведенных в конце автореферата.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, дополнения и содержит 90 стр. машинописного текста, включая 7 рисунков и 7 таблиц. Список литературы содержит 103 наименования.
