Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ВЫВОД КВАНТОВЫХ ИНТЕГРАЛОВ СТОЛКНОВЕНИЙ, ОПИСЫВАЮЩИХ ПАРНЫЕ И МНОГОЧАСТИЧШЕ СТОЛКНОВЕНИЯ, И РЕАКЦИИ В ГАЗЕ 14
ГЛАВА 2. КВАНТОВО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ ОБМАННЫХ СТОЛКНОВЕНИЙ ЩЕЛОЧНЫХ АТОМОВ 26
2.1. Введение 26
2.2. Интеграл столкновений рабочих атомов между собой 28
2.3. Интеграл столкновений щелочных атомов в максвелловском приближении 34
2.3.1. Матрица кинетических коэффициентов в FM - представлении с учётом квантовой
неразличимости атомов 34
2.3.2. Нерезонансные члены кинетического уравнения 40
2.4. Перераспределение спиновой поляризации в спин-обменных столкновениях 43
2.5. Спин-обменные сдвиги и уширения 56
2.6. Влияние спин-обменных столкновений щелочных атомов на двойной радиооптический резонанс ДРОР 61
2.7. Расчёт спин-обменных сечений сдвига и уширения 70
2.8. Заключение 72
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ВАНДЕРВААЛЬСОВЫХ МОЛЕКУЛ ЩЕЛОЧНОЙ ATOM-ATOM ИНЕРТНОГО ГАЗА НА СПИНОВУЮ ДЕПОЛЯРИЗАЦИЮ ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ ЩЕЛОЧНОГО АТОМ 74
3.1. Введение 74
3.2. Система кинетических уравнений, описывающих совместную эволюцию матрицы плотности атомов Л и молекул М 78
3.3. Совместная эволюция матриц плотности щелочных атомов и вандерваальсовых молекул при максвелловском распределении по
импульсам 92
3.4. Качественная картина зависимости релаксации от давления буферного газ:а 101
3.5. Молекулярная релаксация при низких давлениях буферного газа 103
3.6. Влияние квазиупругих столкновений вандерваальсовых молекул с инертными атомами
на спиновую деполяризацию щелочных атомов 112 .
3.7. Молекулярная релаксация при высоких давлениях буферного газа 116
3.8. Учёт колебательной когерентности 127
3.9. Искажение сверхтонкой связи и вклад вандерваальсовых молекул в сдвиг и адиабатическое уширение линии СТ-перехода 132
3.10. "Гашение" выстраивания и качественная интерпретация зависимости амплитуды и
ширины сигнала ДРОР от давления буферного газа 135
3. II. Заключение 138
ГЛАВА 4. СОЗДАНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИЙ ЩЕЛОЧНЫХ АТОМОВ В ОСНОВНОМ СОСТОЯНИИ ПРИ ОПТИЧЕСКОЙ НАКАЧКЕ ИХ ЭЛЕМЕНТОВ С ИНЕРТНЫМИ АТОМАМИ 142
4.1. Введение 142
4.2. Поляризация щелочных атомов при оптической откачке 143
4.3. Вычисление приведённых матричных элементов дипольного момента для ЖгZL у —> А Л перехода 149
4.4. Кинетическое уравнение для спиновой матрицы плотности активных атомов 151
4.5. Обсуждение и численные оценки 153
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 158
ПРИЛОЖЕНИЕ. СЕЧЕНИЯ РАЗВАЛА, БОЗБЩЕНИЯ И ПЕРЕОРИЕНТАЦИИ ВАНДЕРВААЛЬСОВЫХ МОЛЕКУЛ С АТОМАМИ БУФЕРНОГО ГАЗА ПРИ КОМНАТНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ 161
ЛИТЕРАТУРА 173
- ВЫВОД КВАНТОВЫХ ИНТЕГРАЛОВ СТОЛКНОВЕНИЙ, ОПИСЫВАЮЩИХ ПАРНЫЕ И МНОГОЧАСТИЧШЕ СТОЛКНОВЕНИЯ, И РЕАКЦИИ В ГАЗЕ
- Интеграл столкновений рабочих атомов между собой
- Система кинетических уравнений, описывающих совместную эволюцию матрицы плотности атомов Л и молекул М
- Поляризация щелочных атомов при оптической откачке
Вывод квантовых интегралов столкновений, описывающих парные и многочастичше столкновения, и реакции в газе
Рассмотрим замкнутую газовую систему состоящую из атомов двух сортов /} и 3 и соответствующих молекул /У = Я . Эволюция во времени статистического оператора плотности J () этой системы описывается уравнением Лиувилля-Неймана.
Интеграл столкновений рабочих атомов между собой
Столкновения щелочных рабочих атомов мезду собой, приводящие к обмену спиновой поляризацией сталкивающихся атомов (явление спинового обмена) играют важную роль в различных физических задачах. Например, в опытах по оптической накачке для передачи спиновой поляризации от одного вида атомов другому, когда прямая накачка атомов второго вида неудобна /2, 3/. Спин-обменные столкновения являются одним из основных объёмных релаксационных механизмов в водородном мазере и рубидиевом стандарте частоты /43 - 46/. При этом, хотя в результате спин-обменных столкновений не меняется среднее по ансамблю значение проекции полного момента на ось 2 лабораторной системы координат F2 , из-за наличия сверхтонкой связи возникает релаксация компонент матрицы плотности как продольных, так и поперечных . Спин-обменные столкновения влияют на интенсивность поглощения и испускания водородной линии 21 см в радиоастрономии. Этим и были
В этой главе мы будем называть продольными диагональные TIOF ( F -значение полного момента элементы спиновой матрицы плотности атомов J) , а поперечными - недиагональные по F . Поперечные компоненты матрицы плотности на классическом языке соответствуют прецессии угловых моментов электрона 6 и ядра 1 вокруг общего направления F . Диагональные по F , но не диагональные по магнитным квантовым числам ІЧ элементы матрицы плотности мы иногда будем называть поперечными по отношению к магнитному полю, подчеркивая тем самым, что они отвечают прецессии магнитного момента вокруг статического магнитного поля Но стимулированы первые исследования спинового обмена /50/.
Явление спинового обмена изучалось давно. Литературу, посвященную этому вопросу до 1972 года, можно найти в обзоре /2/. После 1972 года были выявлены новые направления в изучении этого явления. Так в /51/ исследовался эффект сужения линии магнитного резонанса в условиях быстрого спинового обмена ( icrpioL spin-exchange) . В работах /52, 53/ исследовалась деполяризация электронного спина в столкновениях рабочих атомов. В /18, 19/ анализировались эффекты, связанные с квантовой неразличимостью атомов Л . В /54/ рассматривались эффекты перераспределения спиновой поляризации в спин-обменных столкновениях частиц с I = О.
Система кинетических уравнений, описывающих совместную эволюцию матрицы плотности атомов Л и молекул М
Согласно результатам главы I совместная эволюция системы активных атомов Л и молекул М описывается системой кинетических уравнений (1.29) для одночастичных матриц плотности.Удерживая в интегралах столкновений, входящих в (З.і) , ведущие члены, соответствующие парным, тройным столкновениям и химическим реакциям.
Поляризация щелочных атомов при оптической откачке
5удем считать, что свет оптической накачки резонансен переходу между состояниями, характеризуемыми квантовыми числами g и е и принадлежащими основному электронному терму XZ2L /Z и какому-либо из возбужденных термов А П соответственно, см. рис.12. Поляризация состояния $ , а следовательно и свободных атомов Я возникает как при неравномерном поглощении света (откачка) , так и при радиационном распаде поляризованного состояния (перекачки) /2, 67/. В области давлений тъаъ. & р±/0гОь перекачка не будет приводить к заметной поляризации состояний
Наблюдение магнитного резонанса возможно как по оптическому поглощению пробного луча света, резонансного S ,/ - Ру переходу атома (магнитно-оптический резонанс) , так и непосредственно по поглощению радиомощности в ячейке.
