लैम्ब शिफ्ट: Difference between revisions
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[[File:Hydrogen_fine_structure2.svg|thumb|हाइड्रोजन में ऊर्जा स्तर की बारीक संरचना - [[बोह्र मॉडल|बोह्र प्रारूप]] में सापेक्षिक सुधार]]भौतिकी में लैम्ब शिफ्ट, जिसका नाम [[विलिस लैम्ब]] के नाम पर रखा गया है, हाइड्रोजन परमाणु में दो इलेक्ट्रॉन कक्षों के बीच [[ऊर्जा]] में असामान्य अंतर को संदर्भित करता है। इसके अंतर की प्रायिकता सिद्धांत द्वारा नहीं की गई थी और इसे [[डिराक समीकरण]] से प्राप्त नहीं किया जा सकता है, जो समान ऊर्जा की प्रायिकता करता है। इसलिए लैम्ब ''शिफ्ट'' में निहित विभिन्न ऊर्जा में देखे गए सिद्धांत से विचलन <sup>2</sup>s<sub>1/2</sub> और <sup>2</sup>p<sub>1/2</sub> [[हाइड्रोजन परमाणु]] का ऊर्जा स्तर को संदर्भित करता है । | [[File:Hydrogen_fine_structure2.svg|thumb|हाइड्रोजन में ऊर्जा स्तर की बारीक संरचना - [[बोह्र मॉडल|बोह्र प्रारूप]] में सापेक्षिक सुधार]]भौतिकी में लैम्ब शिफ्ट, जिसका नाम [[विलिस लैम्ब]] के नाम पर रखा गया है, हाइड्रोजन परमाणु में दो इलेक्ट्रॉन कक्षों के बीच [[ऊर्जा]] में असामान्य अंतर को संदर्भित करता है। इसके अंतर की प्रायिकता सिद्धांत द्वारा नहीं की गई थी और इसे [[डिराक समीकरण]] से प्राप्त नहीं किया जा सकता है, जो समान ऊर्जा की प्रायिकता करता है। इसलिए लैम्ब ''शिफ्ट'' में निहित विभिन्न ऊर्जा में देखे गए सिद्धांत से विचलन <sup>2</sup>s<sub>1/2</sub> और <sup>2</sup>p<sub>1/2</sub> [[हाइड्रोजन परमाणु]] का ऊर्जा स्तर को संदर्भित करता है । | ||
लैम्ब शिफ्ट [[क्वांटम उतार-चढ़ाव]] के माध्यम से बनाए गए आभासी फोटॉन और इलेक्ट्रॉन के बीच | लैम्ब शिफ्ट [[क्वांटम उतार-चढ़ाव|क्वांटम परिवर्तन]] के माध्यम से बनाए गए आभासी फोटॉन और इलेक्ट्रॉन के बीच संवाद के कारण होता है क्योंकि यह इन दोनों कक्षाओं में से प्रत्येक में हाइड्रोजन नाभिक के चारों ओर घूर्णन करता है। इस कारण तब से लैम्ब शिफ्ट ने [[ब्लैक होल]] से [[हॉकिंग विकिरण]] की सैद्धांतिक प्रायिकता में निर्वात ऊर्जा के परिवर्तन के माध्यम से महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। | ||
इस प्रभाव को पहली बार 1947 में लैम्ब-रदरफोर्ड प्रयोग में मापा गया था, हाइड्रोजन माइक्रोवेव स्पेक्ट्रम पर<ref name=Aruldhas> | इस प्रभाव को पहली बार 1947 में लैम्ब-रदरफोर्ड प्रयोग में मापा गया था, हाइड्रोजन माइक्रोवेव स्पेक्ट्रम पर<ref name=Aruldhas> | ||
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विद्युतगतिकी के स्तर में होने वाले परिवर्तन की यह अनुमानी व्युत्पत्ति थियोडोर ए. वेल्टन के दृष्टिकोण का अनुसरण करती है।<ref>{{cite book|author1=Marlan Orvil Scully |author2=Muhammad Suhail Zubairy |title=क्वांटम ऑप्टिक्स|year=1997|publisher=Cambridge University Press|location=Cambridge UK|isbn=0-521-43595-1|url=https://books.google.com/books?id=20ISsQCKKmQC&pg=PA430|pages=13–16}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Welton|first=Theodore A.|date=1948-11-01|title=विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के क्वांटम-मैकेनिकल उतार-चढ़ाव के कुछ अवलोकनीय प्रभाव|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.74.1157|journal=Physical Review|language=en|volume=74|issue=9|pages=1157–1167|doi=10.1103/PhysRev.74.1157|bibcode=1948PhRv...74.1157W |issn=0031-899X}}</ref> | विद्युतगतिकी के स्तर में होने वाले परिवर्तन की यह अनुमानी व्युत्पत्ति थियोडोर ए. वेल्टन के दृष्टिकोण का अनुसरण करती है।<ref>{{cite book|author1=Marlan Orvil Scully |author2=Muhammad Suhail Zubairy |title=क्वांटम ऑप्टिक्स|year=1997|publisher=Cambridge University Press|location=Cambridge UK|isbn=0-521-43595-1|url=https://books.google.com/books?id=20ISsQCKKmQC&pg=PA430|pages=13–16}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Welton|first=Theodore A.|date=1948-11-01|title=विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के क्वांटम-मैकेनिकल उतार-चढ़ाव के कुछ अवलोकनीय प्रभाव|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.74.1157|journal=Physical Review|language=en|volume=74|issue=9|pages=1157–1167|doi=10.1103/PhysRev.74.1157|bibcode=1948PhRv...74.1157W |issn=0031-899X}}</ref> | ||
क्यूईडी निर्वात से जुड़े विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों में | क्यूईडी निर्वात से जुड़े विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों में परिवर्तन [[परमाणु नाभिक]] के कारण विद्युत क्षमता को बिगाड़ देता है। यह [[गड़बड़ी सिद्धांत (क्वांटम यांत्रिकी)|त्रुटिपूर्ण सिद्धांत (क्वांटम यांत्रिकी)]] [[इलेक्ट्रॉन]] की स्थिति में परिवर्तन का कारण बनता है, जो ऊर्जा परिवर्तन की व्याख्या करता है। जो स्थितिज ऊर्जा का अंतर किसके द्वारा दिया जाता है? | ||
:<math>\Delta V = V(\vec{r}+\delta \vec{r})-V(\vec{r})=\delta \vec{r} \cdot \nabla V (\vec{r}) + \frac{1}{2} (\delta \vec{r} \cdot \nabla)^2V(\vec{r})+\cdots</math> | :<math>\Delta V = V(\vec{r}+\delta \vec{r})-V(\vec{r})=\delta \vec{r} \cdot \nabla V (\vec{r}) + \frac{1}{2} (\delta \vec{r} \cdot \nabla)^2V(\vec{r})+\cdots</math> | ||
चूंकि | चूंकि परिवर्तन [[ समदैशिक |समदैशिक]] हैं, | ||
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और यह तभी मान्य है जब आवृत्ति ν, ν<sub>0</sub> से अधिक हो बोह्र कक्षा में, <math>\nu > \pi c/a_0</math> के समान होगी, इस प्रकार यदि | और यह तभी मान्य है जब आवृत्ति ν, ν<sub>0</sub> से अधिक हो बोह्र कक्षा में, <math>\nu > \pi c/a_0</math> के समान होगी, इस प्रकार यदि परिवर्तन परमाणु में प्राकृतिक कक्षीय आवृत्ति से छोटा है तो इलेक्ट्रॉन परिवर्तन वाले क्षेत्र पर प्रतिक्रिया करने में असमर्थ है। | ||
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:<math>a_0=\frac{4\pi\epsilon_0\hbar^2}{me^2}.</math> | :<math>a_0=\frac{4\pi\epsilon_0\hbar^2}{me^2}.</math> | ||
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जहाँ <math>\alpha</math> सूक्ष्म-संरचना स्थिरांक है। यह परिवर्तन लगभग 500 मेगाहर्ट्ज है, 1057 मेगाहर्ट्ज के देखे गए परिवर्तन के परिमाण के क्रम के भीतर हैं। यह केवल 7.00 x 10^-25 जूल या 4.37 x 10^-6 ईलेक्ट्रान वोल्ट की ऊर्जा के समान है। | जहाँ <math>\alpha</math> सूक्ष्म-संरचना स्थिरांक है। यह परिवर्तन लगभग 500 मेगाहर्ट्ज है, 1057 मेगाहर्ट्ज के देखे गए परिवर्तन के परिमाण के क्रम के भीतर हैं। यह केवल 7.00 x 10^-25 जूल या 4.37 x 10^-6 ईलेक्ट्रान वोल्ट की ऊर्जा के समान है। | ||
वेल्टन की लैम्ब शिफ्ट की अनुमानी व्युत्पत्ति [[कांपती हुई हरकत]] का उपयोग करके [[डार्विन शब्द]] की गणना के समान है, किन्तु उससे अलग है, जो कि निम्न क्रम की | वेल्टन की लैम्ब शिफ्ट की अनुमानी व्युत्पत्ति [[कांपती हुई हरकत]] का उपयोग करके [[डार्विन शब्द]] की गणना के समान है, किन्तु उससे अलग है, जो कि निम्न क्रम की सूक्ष्म संरचना में योगदान है। जो <math>\alpha</math> मेमने की शिफ्ट से विपरीत हैं।<ref>{{cite book|last1=Itzykson |first1=Claude |author-link1=Claude Itzykson |last2=Zuber |first2=Jean-Bernard |author-link2=Jean-Bernard Zuber |title=क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत|publisher=Dover Publications |year=2012 |isbn=9780486134697 |oclc=868270376}}</ref>{{rp|80–81}} | ||
== लैम्ब-रदरफोर्ड प्रयोग == | == लैम्ब-रदरफोर्ड प्रयोग == | ||
1947 में विलिस लैम्ब और [[रॉबर्ट रदरफोर्ड]] ने रेडियो-आवृत्ति संक्रमण को प्रोत्साहित करने के लिए [[माइक्रोवेव]] | 1947 में विलिस लैम्ब और [[रॉबर्ट रदरफोर्ड]] ने रेडियो-आवृत्ति संक्रमण को प्रोत्साहित करने के लिए [[माइक्रोवेव]] विधियों का उपयोग करके प्रयोग किया हैं। | ||
<sup>2</sup>s<sub>1/2</sub> और <sup>2</sup>p<sub>1/2</sub> हाइड्रोजन का स्तर<ref>{{cite journal|title=माइक्रोवेव विधि द्वारा हाइड्रोजन परमाणु की सूक्ष्म संरचना|first=Willis E.|last=Lamb|author2=Retherford, Robert C. |author-link=Willis Lamb|journal=[[Physical Review]]|volume=72|issue=3|pages=241–243|year=1947|doi=10.1103/PhysRev.72.241|bibcode = 1947PhRv...72..241L |doi-access=free}}</ref> के लिए ऑप्टिकल संक्रमणों की तुलना में कम आवृत्तियों का उपयोग करके [[डॉपलर चौड़ीकरण]] की उपेक्षा की जा सकती है, डॉपलर चौड़ा करने के लिए उपयुक्त आवृत्ति के समानुपाती होता है। जो लैम्ब और रदरफोर्ड ने जो ऊर्जा अंतर पाया वह लगभग 1000 मेगाहर्ट्ज (0.03 सेमी<sup>−1</sup>) की वृद्धि थी, जिसका स्तर <sup>2</sup>s<sub>1/2</sub> के स्तर से ऊपर <sup>2</sup>p<sub>1/2</sub> स्तर के समान हैं। | <sup>2</sup>s<sub>1/2</sub> और <sup>2</sup>p<sub>1/2</sub> हाइड्रोजन का स्तर<ref>{{cite journal|title=माइक्रोवेव विधि द्वारा हाइड्रोजन परमाणु की सूक्ष्म संरचना|first=Willis E.|last=Lamb|author2=Retherford, Robert C. |author-link=Willis Lamb|journal=[[Physical Review]]|volume=72|issue=3|pages=241–243|year=1947|doi=10.1103/PhysRev.72.241|bibcode = 1947PhRv...72..241L |doi-access=free}}</ref> के लिए ऑप्टिकल संक्रमणों की तुलना में कम आवृत्तियों का उपयोग करके [[डॉपलर चौड़ीकरण]] की उपेक्षा की जा सकती है, डॉपलर चौड़ा करने के लिए उपयुक्त आवृत्ति के समानुपाती होता है। जो लैम्ब और रदरफोर्ड ने जो ऊर्जा अंतर पाया वह लगभग 1000 मेगाहर्ट्ज (0.03 सेमी<sup>−1</sup>) की वृद्धि थी, जिसका स्तर <sup>2</sup>s<sub>1/2</sub> के स्तर से ऊपर <sup>2</sup>p<sub>1/2</sub> स्तर के समान हैं। | ||
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==हाइड्रोजन स्पेक्ट्रम में== | ==हाइड्रोजन स्पेक्ट्रम में== | ||
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1947 में, [[हंस बेथे]] [[हाइड्रोजन स्पेक्ट्रम]] में लैंब शिफ्ट की व्याख्या करने वाले पहले व्यक्ति थे, और उन्होंने इस प्रकार क्वांटम विद्युतगतिकी के आधुनिक विकास की नींव रखी थी। इस कारण बेथे ने बड़े पैमाने पर पुनर्सामान्यीकरण के विचार को लागू करके लैम्ब शिफ्ट प्राप्त करने में सक्षम थे, जिसने उन्हें बाध्य इलेक्ट्रॉन की शिफ्ट और मुक्त इलेक्ट्रॉन की शिफ्ट के बीच अंतर के रूप में देखी गई ऊर्जा परिवर्तन की गणना करने की अनुमति | 1947 में, [[हंस बेथे]] [[हाइड्रोजन स्पेक्ट्रम]] में लैंब शिफ्ट की व्याख्या करने वाले पहले व्यक्ति थे, और उन्होंने इस प्रकार क्वांटम विद्युतगतिकी के आधुनिक विकास की नींव रखी थी। इस कारण बेथे ने बड़े पैमाने पर पुनर्सामान्यीकरण के विचार को लागू करके लैम्ब शिफ्ट प्राप्त करने में सक्षम थे, जिसने उन्हें बाध्य इलेक्ट्रॉन की शिफ्ट और मुक्त इलेक्ट्रॉन की शिफ्ट के बीच अंतर के रूप में देखी गई ऊर्जा परिवर्तन की गणना करने की अनुमति दी हैं।<ref name=BetheEmagShift> | ||
{{cite journal |last=Bethe|first=H. A.|date=1947|title=The Electromagnetic Shift of Energy Levels|url=http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.72.339|journal=Phys. Rev.|volume=72|issue=4|pages=339–341|bibcode=1947PhRv...72..339B|doi=10.1103/PhysRev.72.339|s2cid=120434909 }} | {{cite journal |last=Bethe|first=H. A.|date=1947|title=The Electromagnetic Shift of Energy Levels|url=http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.72.339|journal=Phys. Rev.|volume=72|issue=4|pages=339–341|bibcode=1947PhRv...72..339B|doi=10.1103/PhysRev.72.339|s2cid=120434909 }} | ||
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Revision as of 22:36, 30 November 2023
हाइड्रोजन में ऊर्जा स्तर की बारीक संरचना - बोह्र प्रारूप में सापेक्षिक सुधार
भौतिकी में लैम्ब शिफ्ट, जिसका नाम विलिस लैम्ब के नाम पर रखा गया है, हाइड्रोजन परमाणु में दो इलेक्ट्रॉन कक्षों के बीच ऊर्जा में असामान्य अंतर को संदर्भित करता है। इसके अंतर की प्रायिकता सिद्धांत द्वारा नहीं की गई थी और इसे डिराक समीकरण से प्राप्त नहीं किया जा सकता है, जो समान ऊर्जा की प्रायिकता करता है। इसलिए लैम्ब शिफ्ट में निहित विभिन्न ऊर्जा में देखे गए सिद्धांत से विचलन 2s1/2 और 2p1/2 हाइड्रोजन परमाणु का ऊर्जा स्तर को संदर्भित करता है ।
लैम्ब शिफ्ट क्वांटम परिवर्तन के माध्यम से बनाए गए आभासी फोटॉन और इलेक्ट्रॉन के बीच संवाद के कारण होता है क्योंकि यह इन दोनों कक्षाओं में से प्रत्येक में हाइड्रोजन नाभिक के चारों ओर घूर्णन करता है। इस कारण तब से लैम्ब शिफ्ट ने ब्लैक होल से हॉकिंग विकिरण की सैद्धांतिक प्रायिकता में निर्वात ऊर्जा के परिवर्तन के माध्यम से महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है।
इस प्रभाव को पहली बार 1947 में लैम्ब-रदरफोर्ड प्रयोग में मापा गया था, हाइड्रोजन माइक्रोवेव स्पेक्ट्रम पर[1] इस माप ने विचलनों को संभालने के लिए पुनर्सामान्यीकरण सिद्धांत को प्रोत्साहन प्रदान किया था। यह जूलियन श्विंगर, रिचर्ड फेनमैन, अर्न्स्ट स्टुकेलबर्ग, सिनिचिरो टोमोनागा या सिन-इटिरो टोमोनागा और फ्रीमैन डायसन द्वारा विकसित आधुनिक क्वांटम विद्युतगतिकी का अग्रदूत था। लैम्ब शिफ्ट से संबंधित अपनी खोजों के लिए लैम्ब ने 1955 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार जीता था।
महत्व
1978 में, लैम्ब के 65वें जन्मदिन पर, फ्रीमैन डायसन ने उन्हें इस प्रकार संबोधित किया था कि उस वर्ष जब लैम्ब शिफ्ट भौतिकी का केंद्रीय विषय था, मेरी पीढ़ी के सभी भौतिकविदों के लिए स्वर्णिम वर्ष में थे। आप यह देखने वाले पहले व्यक्ति थे कि यह छोटा सा परिवर्तन जो इतना आभासी और मापने में कठिन है, इस प्रकार के कणों और क्षेत्रों के बारे में हमारी सोच को स्पष्ट करेगा।[2]
व्युत्पत्ति
विद्युतगतिकी के स्तर में होने वाले परिवर्तन की यह अनुमानी व्युत्पत्ति थियोडोर ए. वेल्टन के दृष्टिकोण का अनुसरण करती है।[3][4]
क्यूईडी निर्वात से जुड़े विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों में परिवर्तन परमाणु नाभिक के कारण विद्युत क्षमता को बिगाड़ देता है। यह त्रुटिपूर्ण सिद्धांत (क्वांटम यांत्रिकी) इलेक्ट्रॉन की स्थिति में परिवर्तन का कारण बनता है, जो ऊर्जा परिवर्तन की व्याख्या करता है। जो स्थितिज ऊर्जा का अंतर किसके द्वारा दिया जाता है?
चूंकि परिवर्तन समदैशिक हैं,
तो कोई भी प्राप्त कर सकता है