квантовый переход

КВАНТОВЫЙ ПЕРЕХОД - характерный для квантовой системы (атома, молекулы, кристалла, атомного ядра, элементарной частицы) скачкообразный переход из одного состояния в другое, происходящий под влиянием к--л. взаимодействия, присущего частицам данной системы. Наиболее важен случай К. п. между стационарными состояниями, соответствующими определ. значениям энергии системы [представление о К. п. для этого случая было введено Н. Бором (N. Bohr) в 1913]. К. п. между нестационарными состояниями могут быть описаны с помощью суперпозиции состояний принципа. В общем случае К. п. характеризуется амплитудой перехода (см. Матрица рассеяния); квадрат её модуля определяет вероятность перехода. При любых К. п. выполняются точные законы сохранения энергии, импульса, момента импульса, электрич. заряда и др. В К. п., происходящих за счёт эл--магн. и сильного взаимодействий, выполняются законы сохранения пространственной чётности, зарядовой чётности, странности и др., к-рые могут нарушаться в переходах, происходящих благодаря слабому взаимодействию (см. Отбора правила). К. п. между разл. стационарными состояниями, сопровождающиеся испусканием или поглощением к--л. частицы (напр., фотона в случае излучательных переходов), на схемах уровней энергии принято изображать вертикальными или наклонными линиями, соединяющими соответствующие уровни энергии системы, изображаемые горизонтальными линиями. Ниже рассматриваются К. п. в атомах и молекулах. Такие К. п. могут быть излучательными и безызлучательными. При излучат. К. п. система испускает (переход E_i '' E_k, E_i>E_k,где E_i и E_k - энергии стационарных состояний, между к-рыми происходит К. п.) или поглощает (переход E_k''E_i) квант эл--магн. излучения - фотон энергии hn=hw=E_i-E_k (n или w - обычная или круговая частота излучения). В зависимости от величины E_i-E_k испускается или поглощается излучение в разл. частотных диапазонах шкалы эл--магн. волн. Совокупность излучат. К. п. с верх. уровней энергии на нижние образует спектр испускания данной квантовой системы, а с ниж. уровней на верхние - её спектр поглощения. При безызлучат. К. п. система отдаёт или получает энергию при взаимодействии с др. системами. Вероятности К. п. в атомах и молекулах принято характеризовать средним числом переходов данного типа за единицу времени (1 с). Излучат. К. п. могут быть спонтанными ("самопроизвольными"), не зависящими от внеш. воздействий на квантовую систему и обусловленными её взаимодействием с физ. вакуумом (спонтанное испускание фотона), и вынужденными (индуцированными), происходящими под действием внешнего эл--магн. излучения резонансной частоты n=(E_i-E_k)/h (поглощение и вынужденное испускание фотона) (см. Спонтанное излучение, Вынужденное излучение). Вероятности излучат. К. п. определяются Эйнштейна коэффициентами и могут быть рассчитаны методами квантовой электродинамики и квантовой механики. Как отмечалось, изменение энергии квантовой системы при безызлучат. К. п. происходит вследствие её взаимодействия с др. квантовыми системами, напр. для молекулы газа при её столкновении с др. молекулами, а для частицы в жидкости или в кристалле - при взаимодействии с ближайшим окружением. Помимо вынужденных безызлучат. К. п., сопровождающихся изменением энергии системы, возможны спонтанные безызлучат. К. п., при к-рых при заданной энергии происходит распад системы на части, напр., автоионизация атома (см. Оже-эффект) или предиссоциация молекулы .Такие процессы возможны, если энергия системы больше энергии, необходимой для её распада. M. А. Ельяшевич.

   <<      Предметный указатель      >>