Theoretical Description of Relativistic Terms of a Hydrogen Atom in a Magnetic Field: A Variational Approach in the Basis of Hydrogen-Like Spinors

G. K. Ozerov; Озеров Г. К.; A. A. Bodunov; Бодунов А. А.; D. S. Bezrukov; Безруков Д. С.

doi:10.31857/S0044453723070208

Теоретическое описание релятивистских термов атома водорода в магнитном поле: вариационный подход в базисе водородоподобных спиноров

Авторы: Озеров Г.К.¹, Бодунов А.А.², Безруков Д.С.¹^,2
Учреждения:
1. Сколковский институт науки и технологий
2. МГУ им. М.В. Ломоносова, Химический факультет
Выпуск: Том 97, № 7 (2023)
Страницы: 1032-1037
Раздел: СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА И КВАНТОВАЯ ХИМИЯ
Статья получена: 15.10.2023
Статья опубликована: 01.07.2023
URL: https://ogarev-online.ru/0044-4537/article/view/136636
DOI: https://doi.org/10.31857/S0044453723070208
EDN: https://elibrary.ru/SLRJBT
ID: 136636

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

С применением подхода неполной диагонализации гамильтониана Дирака в базисе состояний невозмущенного атома были получены решения уравнения Дирака атома водорода в постоянном однородном магнитном поле для широкого диапазона изменения напряженности. Полученные конечные выражения для матричных элементов оператора возмущения произвольного водородоподобного атома были использованы для оценки действия операторов в методе минимизации функционала дисперсии энергии. Реализованный подход позволил дать прецизионные и хорошо согласующиеся с результатами предшествующих исследований оценки энергии основного состояния и значения энергий переходов. Было показано, что предложенная техника минимизации функционала дисперсии энергии допускает приложения к методам неполной диагонализации операторов для произвольно выбранного блока целевых состояний при условии корректности исходного приближения

Ключевые слова

атом водорода, магнитное поле, метод Ланцоша

Список литературы

Hanns Ruder, Günter Wunner, Heinz Herold, Florian Geyer. Atoms in Strong Magnetic Fields: Springer Berlin Heidelberg, 1994.
Zeeman P. // Nature. 1897. V. 55. № 1424. P. 347.
Holle A., Wiebusch G., Main J. et al. // Physical review letters. 1986. V. 56. № 24. P. 2594.
Main J., Wiebusch G., Holle A., Welge K.H. // Ibid. 1986. V. 57. № 22. P. 2789.
Holle A., Main J., Wiebusch G. et al. // Ibid.1988. V. 61. № 2. P. 161.
Iu Chun-ho, Welch G.R., Kash M.M. et al. // Physical review letters. 1991. V. 66. № 2. P. 145.
Welch G.R., Kash M.M., Iu Chun-ho et al. // Ibid. 1989. V. 62. № 8. P. 893.
Yafet Y., Keyes R.W., Adams E.N. // J. of Physics and Chemistry of Solids. 1956. V. 1. № 3. P. 137.
Elliott R.J., Loudon R. // Ibid.1960. oct. V. 15. № 3–4. P. 196.
Cabib D., Fabri E., Fiorio G. // Il Nuovo Cimento B (1971–1996). 1972. V. 10. № 1. P. 185.
Ruderman M. // Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 1972. V. 10. P. 427.
Kemp J.C., Swedlund J.B., Landstreet J.D., Angel J.R.P. // The Astrophysical J. 1970. V. 161. P. L77.
Garstang R.H. // Reports on Progress in Physics. 1977. V. 40. № 2. P. 105.
Lasenby A., Doran C., Pritchard J. et al. // Physical Review D. 2005. V. 72. № 10. P. 105014.
Schmidt G.D., Allen R.G, Smith P.S., Liebert J. // The Astrophysical J. 1996. may. V. 463. P. 320.
Lai D. // Rev. Mod. Phys. 2001. Aug. V. 73. P. 629.
Mori K., Ho W.C.G. // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2007. May. V. 77. № 2. P. 905.
Duncan R.C., Thompson C. // The Astrophysical J. 1992. Jun. V. 392. P. L9.
Kouveliotou C., Dieters S., Strohmayer T. et al. // Nature. 1998. May. V. 393. P. 235.
Praddaude H.C. // Physical Review A. 1972. Oct. V. 6. № 4. P. 1321.
Friedrich H. // Ibid. 1982. V. 26. № 4. P. 1827.
Liu C-R., Starace A.F. // Ibid. 1987. V. 35. № 2. C. 647.
Rau A.R.P., Spruch L. // The Astrophysical J. 1976. V. 207. P. 671.
Rosner W., Wunner G., Herold H., Ruder H. // J. of Physics B: Atomic and Molecular Physics (1968–1987). 1984. V. 17. № 1. P. 29.
Forster H., Strupat W., Rosner W. et al. // J. of Physics B: Atomic and Molecular Physics (1968–1987). 1984. V. 17. № 7. P. 1301.
Handy C.R., Bessis D., Sigismondi G., Morley T.D. // Physical review letters. 1988. V. 60. № 4. P. 253.
Shertzer J. // Physical Review A. 1989. V. 39. № 8. P. 3833.
Fonte G., Falsaperla P., Schiffrer G., Stanzial D. // Ibid. 1990. V. 41. № 11. P. 5807.
Stubbins C., Das K., Shiferaw Y. // J. of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. 2004. V. 37. № 10. P. 2201.
Lindgren K.A.U., Virtamo J.T. // Ibid. 1979. V. 12. № 21. P. 3465.
Manakov N.L., Rapoport L.P., Zapryagaev S.A. // Ibid. 1974. V. 7. № 9. P. 1076.
Szmytkowski R. // Physical Review A. 2002. V. 65. № 3. P. 032314.
Poszwa A., Rutkowski A. // Ibid. 2004. V. 69. № 2. P. 062320.
Rutkowski A. // J. of Physics B: Atomic and Molecular Physics. 1986. V. 19. № 2. P. 149.
Chen Z., Goldman S.C. // Physical Review A. 1991. V. 44. № 7. P. 4459.
Chen Z., Goldman S.C. // Ibid. 1992. V. 45. № 3. P. 1722.
Goldman S.C., Chen Z. // Physical review letters. 1991. V. 67. № 11. P. 1403.
Chen Z., Fonte G., Goldman S.C. // Phys. Rev. A. 1994. Nov. V. 50. P. 3838.
Hill R.N., Krauthauser C. // Physical review letters. 1994. V. 72. № 14. P. 2151.
Weaver D.L. // Journal of Mathematical Physics. 1977. V. 18. № 2. P. 306.
Swainson R.A., Drake G.W.F. // J. of Physics A: Mathematical and General. 1991. V. 24. № 1. P. 79.
Kutzelnigg W. // Chemical Physics. 2012. feb. V. 395. P. 16.
Sun S., Stetina T.F., Zhang T. et al. // J. of Chemical Theory and Computation. 2021. V. 17. № 6. P. 3388.
Chen J.-L., Deng D.-L., Hu M.-G. // Physical Review A. 2008. V. 77. № 3. P. 034102.
Lanczos C. // J. of Research of the National Bureau of Standards. 1950. V. 45. № 4. P. 255.
Judd B.R. Operator techniques in atomic spectroscopy: New York, McGraw-Hill Book Co., Inc., 1963. V. 276. P. 82.