激发态氢原子的长程相互作用. II. 超精细分辨的 2S-2S 体系
原子物理
2017-02-15 v1
摘要
两个处于亚稳态的激发氢原子之间的相互作用是一个理论上引人关注的问题，因为准简并的 2P_{1/2} 能级仅通过 Lamb 位移与 2S 态分开。该系统的总哈密顿量由范德华哈密顿量、Lamb 位移和超精细效应组成。范德华位移仅在近距离接近时（R < 100 a_0，其中 a_0 为玻尔半径）才与 2S-2P_{3/2} 精细结构分裂相当，因此可以在良好近似下将讨论限制于 n=2 和 J=1/2 的能级。由于每个 S 或 P 态分裂为 F=1 的三重态和 F=0 的超精细单态（每个原子 8 个态），哈密顿量矩阵先验为 64 维。对问题对称性的仔细分析使得能够将最复杂的不可约子矩阵的维数降至 12。我们确定了在非微扰哈密顿量（Lamb 位移加超精细结构）作用下简并态的哈密顿量矩阵和主导阶范德华位移。主导的一阶和二阶范德华位移导致与 1/R^3 和 1/R^6 成正比的相互作用能，并在超精细流形内求值。当两个原子均为亚稳态 2S 态时，我们发现相互作用能量级为 E_h chi (a_0/R)^6，其中 E_h 和 L 分别为哈特里能和 Lamb 位移能，chi = E_h/L ~ 6.22 \times 10^6 是它们的比值。
引用
@article{arxiv.1701.08813,
title = {Long-range interactions of hydrogen atoms in excited states. II. Hyperfine-resolved 2S-2S system},
author = {U. D. Jentschura and V. Debierre and C. M. Adhikari and A. Matveev and N. Kolachevsky},
journal= {arXiv preprint arXiv:1701.08813},
year = {2017}
}
备注
22 pages; RevTeX; accepted for publication in Phys. Rev. A