Запаздывающие взаимодействия электронов

Многоэлектронные атомы и ионы, особенно ионы с высокой степенью ионизации, наблюдаемые в естественных и лабораторных условиях, являются релятивистскими системами, в которых орбитальное квантовое число теряет свой обычный смысл, становится плохим квантовым числом и в этом случае возникает необходимость релятивистского подхода к исследованию этих систем, т. е. работа в естественном для релятивизма j–представлении. Это требует учета не только электрических, магнитных, но и запаздывающих взаимодействий между электронами таких систем за счет конечности скорости света в вакууме. В статье релятивистский оператор энергии запаздывающих взаимодействий между электронами в приближении v²/c²(часть оператора Брейта), используя метод неприводимых тензорных операторов Ракаха, приведен к двум разным видам, выраженным через стандартные неприводимые тензорные операторы, используемые в теории атома, ядра, физики твердого тела. Полученные выражения для оператора энергии запаздывающих взаимодействий представлены в виде, естественном для релятивистского подхода, т. е. в j-представлении. То, что оператор энергии запаздывающих взаимодействий представляет двухэлектронное взаимодействие, представляющее собой прямое произведение операторов-матриц в представлении Паули и затрагивающее разные электроны, позволяет представить двухэлектронную волновую функцию как прямое произведение одноэлектронных волновых функций – биспиноров дираковского типа и все это позволяет использовать метод неприводимых тензорных операторов Ракаха в вычислении матричного элемента. Матричные элементы оператора энергии запаздывающих взаимодействий представлены через стандартные величины теории атома и ядра.

1. Дирак, П. А. М. Собрание научных трудов. Т. 2. Квантовая теория (научные статьи 1924–1947) / П. А. М. Дирак. – Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2003. – 848 с. – (Классики науки). – ISBN 5-9221-0381-4 (Т. II).

2. Берестецкий, В. Б. Релятивистская квантовая теория : ч. 1 / В. Б. Берестецкий, Б. М. Лифшиц, Л. П. Питаевский. – Москва : Наука, 1968. – 480 с.

3. Ахиезер А. И. Квантовая электродинамика / А. И. Ахиезер, В. Б. Берестецкий. – Москва : Наука, 1981. – 428 с.

4. Breit, G. (1929). The Effect of Retardations on the Interactions of Two Electrons. Phys. Rev. V. 34, p. 553.

5. Breit, G. (1930). The Fine Structure of HE as a Test of the Spin Interactions Two Electrons. Phys. Rev. V. 36, p. 383.

6. Breit, G. (1932). Dirac’s Equation and the Spin-Spin Interactions of Two Electrons. Phys. Rev. V. 39, p. 616.

7. Ralchenko Yu., Draganić I. N., D. Osin D. [et. al.]. (2011). Spectroscopy of diagnostically important magnetic-dipole lines in highly charged 3dn ions of tungsten. Phys. Rev. V. 83. No. 032517.

8. Osin D., Gillaspy J. D., ReaderJ., Ralchenko Yu.(2012). EUV magnetic-dipole lines from highly-charged high-Z ions with an open 3d shell. Eur. Phys. J. D. V. 66. No. 286, pp. 1–10.

9. Zhao Z., Wang L. K., Li S.[et. al.]. (2018). Multi-configuration Dirac–Hartree–Fock calculations of forbidden transitions within the 3dk ground configurations of highly charged ions (Z=72–83). At. Data Nucl. Data Tables. V. 119, p. 314.

10. Froese F., Gaigalas G., Jönsson P. C. (2017). Core Effects on Transition Energies for 3dk Configurations in Tungsten Ions. Atoms. V. 5. No 7, pp. 1–34.

11. Hawryluk, R., Campbell D. [et. al.]. (2009). Principal physics developments evaluated in the ITER design review. Nucl. Fusion. V. 49. No 0650129, pp. 1–15.

12. Arvanitaki. A., Huang J., Van Tilburg K. (2015). Searching for dilaton dark matter with atomic clocks. Phys. Rev. D. V. 91. No 015015, pp. 1–17.

13. Roberts B. M., Blewitt G., Dailey C. [et. al.]. (2017). Search for domain wall dark matter with atomic clocks on board global positioning system satellites. Nat. Commun. V. 8. No 1195, pp. 1–9.

14. Safronova, M. S., Safronova U. I., Kozlov M. G. (2018). Atomic properties of actinide ions with particle-hole. Phys. Rev. A. V. 97. No. 012511, pp. 1–5.

15. Кычкин, И. С. Основы релятивистской теории много электронных атомов и ионов / И. С. Кычкин. – Москва : Физматлит, 1994. – 273 с.

16. Кычкин, И. С. Релятивистский оператор энергии магнитных взаимодействий электронов / И. С. Кычкин, В. И. Сивцев // Вестник СВФУ. – 2022. – № 2. – С. 31–40.

17. Собельман, И. И. Введение в теорию атомных спектров / И. И. Собельман. – Москва : Наука, 1977. – 320 с.

18. Варшалович, Д. А. Квантовая теория углового момента / Д. А. Варшалович, А. Н. Москалев, В. К. Херсонский. – Ленинград : Наука, 1975. – 441 с.