Lamb-Retherford-Experiment

Lamb-Retherford-ExperimentWim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 11.06.2013 5

QED Formel für Lamb-ShiftWim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 11.06.2013 7

Lamb-Shift durch QED Korrekturen höherer OrdnungLamb-Shift kanngenau berechnetwerden in der QEDund ist daher einwichtiger Testfür die QEDWim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 11.06.2013 8

Nobelpreis LambWim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 11.06.2013 9

Aufhebung der Entartung bei der Wasserstoff Balmer-Linie Hαl=2l=2l=1l=0l=1nn=3l=1l=0l=1n=2Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 11.06.2013 10

15.2 HyperfeinstrukturWim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 11.06.2013 11

Kernmoment im Magnetfeld der ElektronsCosinussatz:F 2 =J 2 +I 2 -2J.IWim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 11.06.2013 12

HyperfeinstrukturF=J+I=½+½=1 (Ortho-Wasserstoff)F=J+I=½-½=0 (Para-Wasserstoff)Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 11.06.2013 13

Hyperfeinstruktur, 21cm Linie des Wasserstoffspara-Wasserstoff (Triplett)ortho-Wasserstoff (Singlett)Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 11.06.2013 14

Zusammenfassung HyperfeinstrukturNeutron ungeladen, Daher trägt es nicht beizum Bahnmagnetismus, nur SpinmagnetismusWim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 11.06.2013 16

Beispiel HyperfeinstrukturF=J+I, J+I-1,..J-I½a . 3(3+1) - 3/2.5/2 - 3/2.5/2=12-15/4-15/4= 9/4½a . 2(2+1) - 3/2.5/2 - 3/2.5/2=24/4-15/4-15/4 = -3a/4½a . 1(1+1) - 3/2.5/2 - 3/2.5/2=8/4-15/4-15/4 = -11a/4½a . 0 - 3/2.5/2 - 3/2.5/2=8/4-15/4-15/4 = -15a/4Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 11.06.2013 17

Zum MitnehmenEnergieniveaus nur abhängig von Gesamtdrehimpuls-QZ j, wenn mansehr kleine höhere Ordung Korrekturen (Lamb-Shift) weglässt.Lamb-Shift verschiebt auch Niveaus mit gleichen QZ j.Ursache: Strahlungskorrekturen der Quantenelektrodynamik QED. wiez.B. Photonemission und Reabsorbtion des Elektrons. Hierdurchentsteht eine Art “Zitterbewegung”, wodurch das Elektron nahe amKern weniger stark am Kern gebunden ist. Dadurch wird die Energieerhöht, weil das Elektron weniger tief im Potentialtopf sitzt.Hyperfeinstruktur: Aufspaltung der Energieniveaus einesAtoms aufgrund der Kopplung des magnetischenKernmomentes mit dem von den Elektronen der Atomhülle amKernort erzeugten Magnetfeld .Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 11.06.2013 18