Введение к работе
Актуальность рабо і ы
С теоретической точки зрения, многозарядные ионы (МЗИ) являются очень удобным объектом для исследования, тк малое число электронов позволяет проводить последовательные квашовоэле&тродинами-ческие (КЭД) расчеты таких систем Наиболее удобными для расчетов представляются МЗИ водородоподобного (Н-подобного) и литиеподобно-го (Li-подобного) типов Выделешюсть Li-подобных ионов обусловлена наличием замкнутой электронной (Is)2 оболочки С экспериментальной стороны, за последние несколько десятилетий в изучении этих ионов были также достигнуты значительные успехи Так, например, недавние измерения (/-фактора Н-подобных ионов углерода и кисторода достигли точности порядка 2 10"9 [1-3], что стимулировало значительные теоретические исследования в этой области атомной физики Кроме возможности новых проверок КЭД, эти исследования уже обеспечили более точное определение массы электрона (см работу [3] и ссылки в ней) Распространение теории на ионы с большим зарядом ядра Z, ионы с ненулевым спином ядра и с несколькими электронами создало бы основу для уточнения магнитных моментов и радиксов ядер и независимого определения постоянной тонкой структуры а « 1/137 036 [4] Эксперименты в этом направлении ожидаются в ближайшем будущем в Университете г Майн-ца (Германия) и Институте физики тяжелых ионов (GS1, Дармштадт, Германия) [5]
До сих пор (/-фактор тяжелых Н-подобных ионов никогда не измерялся непосредственно Распространение высокоточных прямых экспериментов по измерению g-фактора на тяжелые ионы, планируемое на новой установке HITRAP в GSI, представляется весьма продуктивным как для проверок КЭД, так и для уточнения ядерных магнитных моментов Магнитные моменты ядер часто определяются методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР), существенным недостатком которого является большая погрешность от обычно неизвестного химического сдвига В этой связи очевидно, что для определения ядерных моментов наиболее желательны-
ми являются измерения у-факторов голого ядра или иона с небольшим количеством электронов, в котором все вклады могут быть вычислены с высокой точностью В данной диссертации теоретически вычислены величины, позволяющие уточнить, в частности, ядерные магнитные моменты при экспериментах по измерению g-фактора Н- и Li-подобных ионов с ненулевым спином ядра Кроме того, представленные в диссертации теоретические результаты будут нужны для сравнения с результатами планируемых экспериментов по измерению д-фактора Цель работы
Вычисление поправок на магнитное диполыюе (МД) и электрическое квадрупольное (ЭК) сверхтонкие взаимодействия (СТВ) к атомному д-фактору основных состояний Н- и Li-подобных ионов (состояния Is и 2s соответственно)
Уточнение формулы Брейта - Раби для основных состояний Н- и Li-подобных ионов, а также для некоторых возбужденных состояний (состояния 2s и 2рі/г) водорода (!Н) и дейтерия (2Н) посредством расчета поправок второго и третьего (для Li-подобных ионов) порядков теории возмущений, в т ч учета поправок, связанных с СТВ
Научная новизна работы
В диссертации получены следующие новые результаты
Вычислены поправки на МД и ЭК СТВ к атомному д-фактору основного состояния Н-подобных ионов в интервале Z — 1 — 100 и Li-подобных ионов в интервале Z — 3 — 100
Уточнена формула Брейта - Раби для основного состояния Н-подобных ионов в интервале Z — 1 — 20 и Li-подобных ионов в интервале Z = 6 — 32 посредством расчета поправок второго порядка теории возмущений, в тч учета поправок, связанных с СТВ
Уточнена формула Брейта - Раби для состояний 2s и 2pj/2 атомов *Н и 2Н во втором порядке теории возмущений
4 Учтены эффекты межэлектронного взаимодейсівия порядка 1/Z при вычислении поправки на МД СТВ и взаимодействие с внешним магнитным полем (ВВМП) для Li-подобных ионов
І Іаучная и практическая ценность работы
Полученные теоретические результаты могут быть применены для уточнения величин ядерных магнитных моментов, СТС основного состояния и электронных д-факторов Н- и Li-подобных ионов с ненулевым ядерным спином в экспериментах по измерению атомного д-фактора
Применение полученных теоретически результатов к уточнению величины лэмбовского сдвига в водороде и дейтерии
Апробация работы и публикации
Результаты диссертации докладывались на семинарах кафедры квантовой механики физического факультета СПбГУ Отдельные результаты представлялись также на семинарах отдела атомной физики (Atomphysik) GSI в декабре 2006 и ноябре 2007 гг, а также на конференции "Тяжелые ионы и антипротоны", проходившей в Бад-Хоннефе (Германия) в апреле 2008 г Основные результаты работы опубликованы в соавторстве в четырех статьях, приведенных в конце автореферата
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения и содержит 127 страниц, 10 рисунков и 19 таблиц Список литературы включает 104 наименования
