¿Está el átomo de hidrógeno rodeado por una nube de quanta virtuales debido al desplazamiento de Lamb?
Autores: Maclay, G. Jordan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
¿Está el átomo de hidrógeno rodeado por una nube de quanta virtuales debido al desplazamiento de Lamb?
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Física
Palabras clave
Desplazamiento de Lamb
Fluctuaciones del vacío
Desplazamiento de energía
átomo en estado fundamental
Fuerza de van der Waals
Relación de incertidumbre
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El desplazamiento de Lamb, una de las interacciones más fundamentales en la física atómica, surge de la interacción de los átomos de hidrógeno con las fluctuaciones electromagnéticas del vacío cuántico. El desplazamiento de energía se ha calculado de diversas maneras. El desplazamiento de energía, como demostraron Feynman, Power y Milonni, es igual al cambio en la energía del vacío en el volumen que contiene los átomos de hidrógeno debido al cambio en el índice de refracción que surge de la presencia de los átomos de hidrógeno. Usando este resultado y un cálculo teórico de grupo de la contribución al desplazamiento de Lamb de cada frecuencia de las fluctuaciones del vacío, en este artículo obtenemos una expresión para la región de la energía del vacío para cada frecuencia alrededor del átomo de hidrógeno debido al desplazamiento de Lamb. Este mismo campo juega un papel esencial en la fuerza de van der Waals. Mostramos que el átomo en estado fundamental está rodeado por una región de energía del vacío positiva que se extiende mucho más allá del átomo para bajas frecuencias. Esta región puede describirse como una nube de fluctuaciones del vacío en estado estacionario. Para energías menores a 1 eV, donde es la constante de Planck reducida y es la frecuencia, se muestra que el radio de la región de energía positiva es aproximadamente 14.4/ Å. Para una fluctuación del vacío de longitud de onda, , el radio es , donde es la constante de estructura fina. Así, para longitudes de onda largas, la región tiene dimensiones macroscópicas. La relación de incertidumbre energía-tiempo predice un radio máximo posible que es mayor que el radio basado en los cálculos de desplazamiento radiativo por un factor de .
Descripción
El desplazamiento de Lamb, una de las interacciones más fundamentales en la física atómica, surge de la interacción de los átomos de hidrógeno con las fluctuaciones electromagnéticas del vacío cuántico. El desplazamiento de energía se ha calculado de diversas maneras. El desplazamiento de energía, como demostraron Feynman, Power y Milonni, es igual al cambio en la energía del vacío en el volumen que contiene los átomos de hidrógeno debido al cambio en el índice de refracción que surge de la presencia de los átomos de hidrógeno. Usando este resultado y un cálculo teórico de grupo de la contribución al desplazamiento de Lamb de cada frecuencia de las fluctuaciones del vacío, en este artículo obtenemos una expresión para la región de la energía del vacío para cada frecuencia alrededor del átomo de hidrógeno debido al desplazamiento de Lamb. Este mismo campo juega un papel esencial en la fuerza de van der Waals. Mostramos que el átomo en estado fundamental está rodeado por una región de energía del vacío positiva que se extiende mucho más allá del átomo para bajas frecuencias. Esta región puede describirse como una nube de fluctuaciones del vacío en estado estacionario. Para energías menores a 1 eV, donde es la constante de Planck reducida y es la frecuencia, se muestra que el radio de la región de energía positiva es aproximadamente 14.4/ Å. Para una fluctuación del vacío de longitud de onda, , el radio es , donde es la constante de estructura fina. Así, para longitudes de onda largas, la región tiene dimensiones macroscópicas. La relación de incertidumbre energía-tiempo predice un radio máximo posible que es mayor que el radio basado en los cálculos de desplazamiento radiativo por un factor de .