Lamb-Verschiebung
Die Lamb-Verschiebung ist ein Effekt in der Quantenphysik, der 1947 von Willis Eugene Lamb und Robert Curtis Retherford (1912–1981)[1] entdeckt wurde.[2]
Die Dirac-Theorie besagt, dass Zustände mit gleicher Hauptquantenzahl
Mittlerweile wird der Begriff auch auf Energieverschiebungen anderer Niveaus angewendet.
Die Aufhebung der Entartung wird durch Vakuumfluktuationen bewirkt, bei denen ständig, in Übereinstimmung mit der Heisenbergschen Unschärferelation, Teilchen-Antiteilchen-Paare entstehen (Paarbildung) und sich vernichten (Annihilation). Die Existenz der Teilchen-Antiteilchen-Paare verursacht eine kleine Abweichung von der Coulomb-Wechselwirkung. Deshalb wird eine kleine Korrektur
mit
- Kernladungszahl Z
- Elementarladung e
- elektrischer Feldkonstante
- Abstand r.
Ebenfalls einen Beitrag zur Lamb-Verschiebung liefern Vertex-Korrekturen und Selbstenergieeinschübe des Elektrons und des Protons, die miteinander in Wechselwirkung stehen. Die Vakuumpolarisation trägt bei gewöhnlichen Atomen mit Elektronenhülle nur gering zur Lamb-Verschiebung bei; sie fällt bei myonischen Atomen stärker ins Gewicht. Die Lamb-Verschiebung ergibt sich so zu:
respektive
wobei
die Feinstrukturkonstante die Masse des Elektrons- die Nebenquantenzahl
und eine kleine Zahl (< 0,05) ist.
Einzelnachweise
- ↑ Retherford war Doktorand (graduate student) an der Columbia University. Er war aber bereits ein erfahrener Experimentalphysiker und zuvor in der Industrie (Westinghouse) angestellt, wo er sich mit Vakuumröhren befasst hatte. Mitte der 1950er Jahre wurde er Professor an der University of Wisconsin
- ↑ Willis E. Lamb, Robert C. Retherford: Fine Structure of the Hydrogen Atom by a Microwave Method. In: Physical Review. 72, Nr. 3, 1947, S. 241–243, doi:10.1103/PhysRev.72.241.