学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

与有质量标量场耦合的匀加速原子的自发激发

作　者: 周跃兵
导　师: 吴普训
学　校: 湖南师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 真空涨落辐射反作用自发激发选择定则灰度因子 Unruh效应
分类号: O412
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 17次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

自发辐射是原子的一个重要性质,真空中处于激发态的原子将自发的向基态跃迁,失去能量放出光子；而处于基态的原子自发向激发态跃迁则不会发生。人们研究发现,原子的自发辐射可以归结为真空涨落的作用,同时也可以认为是由于辐射反作用的结果,而且还可以认为是两者共同作用的结果。后来,Dalibard, Dupont-Roc和Cohen-Tannoudji(DDc)研究发现,前面说的这种不确定性是源自对相互作用哈密顿量中的原子和场算符的排序的不确定性,如果取原子和场算符的对称排序,则可以消除这种不确定性,同时可以使真空涨落和辐射反作用分别具有独立的物理意义。Audretsch和Mueller应用DDc理论研究了一个与无质量标量场耦合的匀加速原子的自发激发,同时也得到了一个结论：在Minkowski真空中做匀加速运动的原子的辐射性质等同于一个处于Unruh温度Tu=a/2π热库中的静止原子的辐射性质。那么我们是不是可以认为匀加速运动的原子的激发机制与处在热库中的原子的激发机制是相同的呢?如果我们把无质量的标量场换成有质量的标量场或把场加上一定的边界,这种等价性是不是仍然成立呢?为了回答此问题,我们将研究一个与有质量标量场耦合的做匀加速原子的自发激发的性质。本文将先在绪论部分做一个综述,简述一下DDc方法和Unruh效应。随后我们将应用DDc方法,考虑一个与有质量标量场耦合的两能级原子,在真空中匀速运动和热库中静止的两种情况,分别都计算出原子的平均能量变化率,并分别求得自发辐射和自发激发的Einstein系数。我们主要的工作将放在原子在真空中匀加速运动的情况,同样分别计算出原子的平均能量变化率及原子辐射和激发的Einstein系数。将算出的结果分别与无质量标量场情况及静止的处于Unruh温度热库中原子的情况相比较,讨论由场的质量带来的修正。我们发现场的质量的引入给原子的辐射和激发性质带来了许多有趣的结论。尤为突出的一个结论就是：与有质量标量场耦合时,处于Unruh温度热库中的静止原子的能级跃迁是遵循选择定则的,而对于做匀加速运动的原子,选择定则不再起作用。这便说明了真空中匀加速的原子与处于Unruh温度热库中的静止原子并不等价了。最后我们分析此结论,并分别讨论在低质量极限,高质量极限,低加速度极限和高加速度极限下结果的近似表示,并分别讨论其物理意义。

全文目录

中文摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-20
  1.1 原子的自发辐射机制和DDC方法  10-17
    1.1.1 原子的自发辐射机制——真空涨落和辐射反作用  10-11
    1.1.2 DDC方法  11-13
    1.1.3 真空中原子的能量变化率  13-17
  1.2 Unruh效应  17-18
  1.3 文章的构思和篇章结构  18-20
第二章匀速运动两能级原子的自发辐射  20-26
  2.1 原子的轨迹方程和场的统计函数  20-21
    2.1.1 匀速原子的轨迹方程  20
    2.1.2 场的对称关联函数和线性响应函数  20-21
  2.2 原子的能量变化率  21-23
    2.2.1 真空涨落和辐射反作用对原子能量变化率的贡献  22
    2.2.2 原子总的能量变化率  22-23
  2.3 原子自发辐射的爱因斯坦系数  23-26
第三章热库中静止的两能级原子的辐射性质  26-32
  3.1 原子的轨迹方程和场的统计函数  26-28
    3.1.1 静止原子的轨迹方程  26
    3.1.2 场的对称关联函数和线性响应函数  26-28
  3.2 原子的能量变化率  28-30
    3.2.1 热涨落和辐射反作用对原子能量变化率的贡献  28-29
    3.2.2 原子总的能量变化率  29-30
  3.3 原子辐射和激发的爱因斯坦系数  30-32
第四章匀加速的两能级原子的辐射性质与Unruh效应  32-46
  4.1 原子的轨迹方程和场的统计函数  32-33
    4.1.1 匀加速原子的轨迹方程  32-33
    4.1.2 场的对称关联函数和线性响应函数  33
  4.2 原子的能量变化率  33-37
    4.2.1 真空涨落和辐射反作用对原子能量变化率的贡献  34-36
    4.2.2 原子总的能量变化率  36-37
  4.3 原子自发辐射自发激发的爱因斯坦系数与Unruh效应  37-38
  4.4 极限情况讨论及数值图像分析  38-46
    4.4.1 低质量极限(m《|ω_(ab)|且m《a时)  38-39
    4.4.2 高质量极限(m《|ω_(ab)|且m》a时)  39
    4.4.3 低加速极限(a《|ω_(ab)|且a《m时)  39-41
    4.4.4 高加速极限(a《|ω_(ab)|且a》m时)  41
    4.4.5 单位时间内原子跃迁几率的数值图像分析  41-46
第五章总结与展望  46-48
附录  48-52
参考文献  52-56
攻读硕士学位期间完成的论文  56-57
致谢  57-58

与有质量标量场耦合的匀加速原子的自发激发

内容摘要

全文目录

相似论文