2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Линия 21 см
Сообщение19.07.2018, 13:39 


16/07/18
13
Всем доброго дня.
Вопрос: почему собственно происходит этот случайный spin-flip, самопроизвольный переход в атоме водорода?
Не могу нормально сформулировать вопрос, но, надеюсь, Вам он понятен. Возможно, эффективнее просто подсказать, как загуглить, что почитать на эту тему, ибо я, тупой, не осилил.

 Профиль  
                  
 
 Re: Линия 21 см
Сообщение19.07.2018, 14:36 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Все квантовые системы стремятся самопроизвольно перейти из состояния с высокой энергией в состояние с низкой энергией.

 Профиль  
                  
 
 Re: Линия 21 см
Сообщение19.07.2018, 17:14 


27/08/16
9426
Munin в сообщении #1327644 писал(а):
Все квантовые системы стремятся самопроизвольно перейти из состояния с высокой энергией в состояние с низкой энергией.
Незамкнутые.

-- 19.07.2018, 17:18 --

qq_2018 в сообщении #1327635 писал(а):
Вопрос: почему собственно происходит этот случайный spin-flip, самопроизвольный переход в атоме водорода?
Потому что атом водорода с радостью и поглотил бы самопроизвольно такой фотон, но кто же ему его даст? Вот и остаётся ему только самопроизвольно излучать.

 Профиль  
                  
 
 Re: Линия 21 см
Сообщение19.07.2018, 18:37 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
realeugene в сообщении #1327670 писал(а):
Незамкнутые.

Разумеется. Но ТСу на его уровне сейчас эти уточнения ни к чему.

А поглотить фотон может только атом на нижнем уровне. А излучить - на верхнем. Так что, один и тот же атом не имеет выбора, что ему делать. Вот водород в целом (много атомов) - да.

 Профиль  
                  
 
 Re: Линия 21 см
Сообщение19.07.2018, 19:44 


12/01/14
19
Если имеется ввиду именно спонтанное (не индуцированное) излучение с верхнего на нижний энергетический уровень, то во всём виноваты виртуальные фотоны.

Если рассматривать задачу с точки зрения КМ, то всё должно быть устойчивым, тат как все энергетические состояния «ортогональны» между собой (матрица рассеивания только диагональные компоненты имеет), но в КТП появляется «флуктуация» нарушающая «ортогональность».

 Профиль  
                  
 
 Re: Линия 21 см
Сообщение19.07.2018, 20:25 
Аватара пользователя


09/10/15
4227
где-то на диком Западе. У самого синего моря.
RomanGrmv
Можно ли считать возбужденные состояния состояниями локально устойчивого, но глобально неустойчивого равновесия? Ну типа мелкой ямки на энергетическом пике? То есть рассматривать процесс испускания фотона как некое тунелирование сквозь невысокий энергетический барьер? Или тут логика чисто математическая?

 Профиль  
                  
 
 Re: Линия 21 см
Сообщение19.07.2018, 21:08 


27/08/16
9426
Munin в сообщении #1327683 писал(а):
Так что, один и тот же атом не имеет выбора, что ему делать.
Один и тот же атом может находиться в суперпозиции двух уровней и такой выбор иметь.

 Профиль  
                  
 
 Re: Линия 21 см
Сообщение19.07.2018, 22:02 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
fred1996 в сообщении #1327698 писал(а):
Можно ли считать возбужденные состояния состояниями локально устойчивого, но глобально неустойчивого равновесия?

Нет. Они ни в каком смысле не устойчивы.

fred1996 в сообщении #1327698 писал(а):
Или тут логика чисто математическая?

Тут логика простая: скорость распада возбуждённого состояния тем ниже, чем меньше разность энергий уровней. Для линии 21 см она очень мала.

 Профиль  
                  
 
 Re: Линия 21 см
Сообщение20.07.2018, 15:19 
Аватара пользователя


09/10/15
4227
где-то на диком Западе. У самого синего моря.
Munin
Меня смутило пояснение RomanGrmv
Который пишет, что в принципе любое состояние устойчиво, но за неустойчивость отвечают виртуальные фотоны.
Наверное поэтому и существуют различные серии испускания, получающиеся из перескока не только на самый нижний энергетический уровень. И атом какое-то ненулевое время существует в другом возбужденном состоянии. Мне кажется, что это возможно только в условиях некоего локального энергетического минимума.

 Профиль  
                  
 
 Re: Линия 21 см
Сообщение20.07.2018, 18:19 


12/01/14
19
Цитата:
Мне кажется, что это возможно только в условиях некоего локального энергетического минимума.


А насколько корректно рассматривать здесь так задачу?

Ведь это не классическая система, электроны это не «планеты» вращающие около «звезды».
Здесь система не подчиняется «локальному принципу наименьшего действия», когда можно найти точки экстремума и исследовать их на устойчивость.

И даже не «квазиклассическая» система, когда волновую функцию можно свести в «узкий пучок», который меньше потенциальной ямы или хотя бы сравним с ней. И применить уравнение Гейзенберга, которое стремится к уравнению Ньютона.

Логика здесь простая, есть набор базисных ортогональных волновых функций, каждая из которых описывает чистое квантовое состояние. В отсутствии внешних полей это, к примеру, базис гармоник ряда Фурье.

При наличии поля этот базис престает быть ортогональным, но в случае простого атома можно построить новый ортогональный базис волновых функций в виде сферических функций Лежандра и Лагерра.

 Профиль  
                  
 
 Re: Линия 21 см
Сообщение20.07.2018, 19:09 
Аватара пользователя


09/10/15
4227
где-то на диком Западе. У самого синего моря.
RomanGrmv
То есть с точки зрения "классической" квантовой механики все энергетические состояния вполне себе устойчивы. И обьяснить спонтанный перескок на нижние энергетические уровни невозможно. Кроме туманного что система стремится к минимально возможному энергетическому состоянию.
Вы упомянули КТП и виртуальные фотоны. Дескать они во всем повинны. Можно ли с помощью аппарата КТП расчитать среднее время жизни атома на каждом уровне? Относительную вероятность перескока на более нижние уровни?

 Профиль  
                  
 
 Re: Линия 21 см
Сообщение20.07.2018, 19:41 


27/08/16
9426
RomanGrmv в сообщении #1327931 писал(а):
При наличии поля этот базис престает быть ортогональным, но в случае простого атома можно построить новый ортогональный базис волновых функций в виде сферических функций Лежандра и Лагерна.
Хм... Не задумывался над тем, уравнение Шредингера для того же атома водорода даёт полностью ортогональные состояния, и для самопроизвольного перетекания возбуждённого состояния атома в состояние с меньшей энергией с родившимся фотоном нужны какие-то поправки КЭД. Но это кажется очевидным. А виртуальные фотоны кем излучаются и поглощаются в этом процессе?

 Профиль  
                  
 
 Re: Линия 21 см
Сообщение20.07.2018, 20:48 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
2388
Внутри ускорителя
fred1996 в сообщении #1327936 писал(а):
Можно ли с помощью аппарата КТП расчитать среднее время жизни атома на каждом уровне?

Можно. Для получения этого знания всего-то надо открыть 4го ЛЛ и убедиться в этом. Правда, можно и без КТП обойтись в обсуждаемой ситуации, достаточно включить в учёт неквантованное электромагнитное поле.

 Профиль  
                  
 
 Re: Линия 21 см
Сообщение20.07.2018, 21:47 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
fred1996 в сообщении #1327887 писал(а):
Меня смутило пояснение RomanGrmv
Который пишет, что в принципе любое состояние устойчиво, но за неустойчивость отвечают виртуальные фотоны.

Ну смутило и смутило. Пока вы не изучаете КТП, можете пропускать эти пояснения мимо ушей.

fred1996 в сообщении #1327936 писал(а):
Можно ли с помощью аппарата КТП расчитать среднее время жизни атома на каждом уровне? Относительную вероятность перескока на более нижние уровни?

Можно. Собственно, давно рассчитывается.

realeugene в сообщении #1327941 писал(а):
А виртуальные фотоны кем излучаются и поглощаются в этом процессе?

А никем. Корректно говорить о взаимодействии не с виртуальными фотонами, а с (квантованным) электромагнитным полем.

 Профиль  
                  
 
 Re: Линия 21 см
Сообщение21.07.2018, 16:29 


16/07/18
13
Munin, realeugene, спасибо. Остальные атомы тоже так стремятся, получается? Но это происходит так же крайне редко и поэтому мы не замечаем?

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 19 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group