Переход 2p→1s2p→1s2p \rightarrow 1s атома водорода

Я читаю книгу Муханова и Виницкого «Введение в квантовые эффекты в гравитации» и во втором абзаце гл. 1.4.2 говорят, что: Самопроизвольное излучение атома водорода есть переход между состояниями электрона 2 п → 1 с с образованием фотона. Этот эффект можно объяснить только взаимодействием электронов с вакуумными флуктуациями электромагнитного поля. Без этих флуктуаций атом водорода навсегда остался бы в стабильном состоянии. 2 п состояние.

Но разве это не основное и самое стабильное состояние атома водорода? 1 с ? Если да, то почему мы вообще должны считать, что электрон находится в 2 п состояние? Единственной причиной, по которой я считаю это, было бы соотношение неопределенности энергия-время, которое подразумевало бы, что электрон не может находиться в одном энергетическом состоянии, иначе соотношение неопределенностей было бы нарушено. Но тогда авторы говорят, что без флуктуаций атом водорода навсегда остался бы в стабильном состоянии. 2 п состояние, которое нарушило бы соотношение неопределенностей.

Я что-то упустил или аргумент ошибочен?

Ответы (1)

Допустим, атом водорода начался в 2 п состояние. Предположим, мы держим его в вакууме, чтобы он не взаимодействовал ни с какими другими частицами. Тогда 2 п состояние является собственным состоянием гамильтониана, и поэтому энергия не меняется, и единственное изменение во времени состояния состоит в том, чтобы подобрать фазу е я ю т , где ℏ ю "=" Е 2 п , и Е 2 п это энергия 2 п состояние.

На что указывают Муханов и Виницкий, так это на то, что даже если мы поместим атом водорода в полностью изолированный вакуум без других частиц, мы не сможем удалить квантовый вакуум. Таким образом, мы не можем думать об атоме водорода как об изолированной системе, система на самом деле представляет собой «водород + электромагнитное поле». Затем скажите: «нет фотонов, водород в 2 п состояние» не является энергетическим собственным состоянием комбинированной системы. Система будет развиваться так, что ее состояние станет «испускаемый фотон + водород в основном состоянии».

Не могли бы вы подтвердить, что это должно предполагать, что атом водорода начинается в 2 п состояние? Кроме того, не принимая во внимание флуктуации на данный момент, можно ли с принципом неопределенности согласиться с тем, что водород навсегда останется в мире? 2 п состояние?
Нет, это просто проще объяснить. Мы можем начать с водорода в основном состоянии и внешнего поля с частотой, настроенной на разницу энергий между основным состоянием и возбужденным состоянием. В общем случае это приведет к суперпозиции основного состояния и 2 п состояние. Если мы будем осторожны, то сможем устроить так, чтобы внешнее поле прикладывалось точно в нужное время, чтобы амплитуда нахождения в основном состоянии была равна нулю, а атом водорода находился в 2 п состояние. Тогда, пренебрегая эффектом квантового вакуума, атом водорода находится в стационарном состоянии и не будет эволюционировать.
Нет никакого противоречия с принципом неопределенности. В собственном состоянии энергии неопределенность энергии равна нулю. Это компенсируется тем, что система остается в этом состоянии бесконечное время.
Есть небольшая тонкость в том, что для «мультяшного водорода» существует вырождение между различными состояниями углового момента с н "=" 2 . Но я не думаю, что это действительно имеет значение для вашего вопроса, и мы могли бы разобраться с ним, если это необходимо.
Переход 2p→1s2p→1s2p \rightarrow 1s атома водорода
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v