Атом антиводорода и его взаимодействие с атомами обычной материи тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.02 ВАК РФ

САНКТ - ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ШАРИПОВ Василий Фаритович

АТОМ АНТИВОДОРОДА И ЕГО ВЗАИМОДЕИСТВИЕ С АТОМАМИ ОБЫЧНОЙ МАТЕРИИ

специальность 01.04.02 - теоретическая физика

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

и

Санкт-Петербург 2008

003460469

Работа выполнена на кафедре квантовой механики физического факультета Санкт-Петербургского государственного университета

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор физико-математических наук, профессор Лабзовский Леонтий Нахимович

доктор физико-математических наук, профессор Тулуб Александр Владимирович,

доктор физико-математических наук Каршенбойм Савелий Григорьевич

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗИЦИЯ: Петербургский институт ядерной

физики им. Б. П. Константинова РАН

Защита состоится " № " ¿^¿и^ 2008 г. в /¿30 часов в ауд. ^ на заседании совета Д 212.232.24 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу:

199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета. Автореферат разослан " 'Ч "Йшфл 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук, Л профессор а

А. К. Щекин

Актуальность работы После того как в 2002 году в СЕ1Ш'е (Женева, Швейцария) были синтезированы первые атомы антиводорода, интерес к уже достаточно хорошо известному объекту - антиматсрии - сильно возрос. Ожидается, что сравнение свойств вещества и антивещества позволит проверить фундаментальные законы природы, на которых основывается современная физика. Одним из таких законов является так называемая СРТ теорема, которая утверждает, что комбинированное преобразование, состоящее из зарядового сопряжения С (замена частиц античастицами и наоборот), пространственной инверсии Р (замена знаков пространственных координат) и обращения времени Т, является инвариантным. Из СРТ теоремы прямо следует идентичность спектров свободных атомов и антиатомов. То есть, сравнивая свойства антиводорода с аналогичными свойствами водорода, можно найти границы применимости СРТ теоремы. Проверка такого рода требует всестороннего как экспериментального, так и теоретического исследования; в частности, необходимо изучить влияние внешних электрических и магнитных полей на спектры атомов водорода и антиводорода. Во внешнем поле свойства атома и антиатома не обязаны совпадать и при выполнении СРТ теоремы, поэтому присутствие электрического или магнитного поля, даже случайного, может привести к различию в спектрах этих атомов.

Также становятся актуальными задачи по расчету взаимодействия антиатомов (в основном, атомов антиводорода) и обычного вещества. Возможное существование метастабильных состояний атома и антиатома и последующий синтез таких соединений поможет решить проблему наблюдения свойств антиматерии. На данный момент все атомы антиводорода, получаемые на современных экспериментальных установках в высоко возбужденных состояниях, практически мгновенно аннигилируют с окружающим веществом. Расчет процессов распада, в том числе аннигиляции, при взаимодействии атома и антиатома позволит правильно учесть все эффекты, возникающие при синтезе антиатомов. Однако такого рода расчеты крайне затруднены спецификой взаимодействия, поэто-

му необходим новый метод расчета, правильно учитывающий возникающие эффекты. Настоящая диссертация посвящена всем вышеперечисленным проблемам.

Цель работы

1. Поиск отличий в спектрах атомов водорода и антиводорода во внешних электрических и магнитных полях. Анализ влияния таких отличий на планируемые эксперименты по проверке СРТ теоремы.

2. Разработка метода расчета, позволяющего описывать взаимодействие между атомом антиводорода в основном и возбужденном состоянии и атомом обычной материи.

3. Применение разработанного метода к вычислению потенциальных кривых и вероятностей распада квазимолекул, состоящих из атомов водорода и антиводорода, а также из атомов гелия и антиводорода.

Научная новизна работы В диссертации получены следующие новые результаты:

1. Изучены отличия атомов водорода и антиводорода во внешних электрических и магнитных полях, проявляющиеся в оптических переходах между уровнями 1к, 2в и 2ру2- Предложены различные способы измерения таких отличий.

2. Разработан новый метод расчета потенциальных кривых и вероятностей распада для основного и возбужденных состояний двухатомных нерелятивистских систем, состоящих из нескольких частиц.

3. Выполнен расчет потенциальных кривых и вероятностей распада для основного и некоторых возбужденных состояний квазимолекул, состоящих из атомов водорода и антиводорода, а также из атомов гелия и антиводорода.

Научная и практическая ценность работы

1. Впервые проведен подробный анализ возможных спектроскопических отличий атомов водорода и антиводорода во внешних электрических и магнитных полях.

2. Разработан новый метод расчета, позволяющий с высокой точностью вычислять вероятности распада двухатомных систем, состоящих из нескольких частиц.

3. Результаты, полученные с помощью разработанного метода для квазимолекул НН и НеН, согласуются с предыдущими вычислениями для основного состояния. Высоковозбужденные состояния этих квазимолекул исследовались впервые, и была предсказана их метаста-бильность.

Апробация работы и публикации Результаты работы докладывались на семинарах кафедры квантовой механики физического факультета СПбГУ, на семинарах Института теоретической физики Технического Университета Дрездена и на международных конференциях в Пушкине, Санкт-Петербург ("QSCP-XI 2006: Quantum Systems in Chemistry and Physics"), в Дубне, Москва ("/iCF 2007: Muon Catalized Fusion") и в Вене ("ЕХА 2008: Exotic Atoms" и "LEAP 2008: Low Energy Antiproton Physics"). Основные результаты работы опубликованы в соавторстве в десяти статьях, приведенных в конце автореферата.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, одного приложения и содержит 137 страниц, 10 рисунков и 14 таблиц. Список литературы включает 89 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение

Во введении обосновывается актуальность исследуемой проблемы, сформулированы основные задачи диссертации, дается краткое содержание

отдельных глав.

Глава 1. Современный статус эксперимента и теории

В первой главе диссертации приводится подробный анализ современного состояния эксперимента и теории в области физики антивещества. Перечисляются основные экспериментальные достижения в этой области и анализируются перспективы дальнейшего развития исследований. Также дается обзор теоретических работ по рассматриваемой теме. Основными методами исследования взаимодействия атома и антиатома являются: метод оптического потенциала [1], [2], метод фермионной динамики [3], [4] и метод разложения по атомным орбиталям [5], [6], [7].

Глава 2. Атом антиводорода во внешних полях

Во второй главе диссертации рассматриваются сравнительные спектроскопические свойства атомов водорода и антиводорода. Анализируется влияние внешних электрических и магнитных полей на спектры атома и антиатома. Детально рассмотрены следующие эффекты:

• расщепление уровней и 2б в атомах водорода и антиводорода во внешнем магнитном поле (эффект Зеемана) при наблюдении вдоль линий этого поля [8]. Показано, что хотя величина расщепления одинакова, поляризации излученных фотонов будут противоположны для атома и антиатома.

• вероятности распада 2я уровня в атомах водорода и антиводорода [9], [10]. Показано, что максимальное отличие этих вероятностей для атома и антиатома достигает примерно 20% при величине электрического поля V — 0.3 • 1СГ4 В/см.

• нерезонансные поправки к уровням 2в и 2р^¡ч атомов водорода и антиводорода [11], [12]. Эти поправки оказываются различными для

этих атомов во внешнем электрическом поле, но величина этих различий (как и величина самих поправок) пренебрежимо мала (« Ю-4

• квантовые биения резонансной люминесценции при прохождении атомов и антиатомов через тонкую фольгу. Сигнал таких биений будет различным для водорода и антиводорода; обсуждаются условия наблюдения таких различий.

Глава 3. Двухатомные системы, содержащие частицы и античастицы

В третьей главе изложен общий метод расчета квазисвязанных систем, состоящих из двух тяжелых частиц и нескольких более легких, например, из атома и антиатома. Метод состоит из трех этапов. Каждому этапу расчета посвящена отдельная часть главы 3.

На первом этапе система рассматривается в приближении Борна-Оппенгеймера. Волновая функция легких частиц и античастиц представляется в виде разложению по базису функций специального вида. Каждая базисная функция есть произведение так называемой полностью коррелированной гауссовой функции на сферическую гармонику. Построенная волновая функция может описывать движение частиц с определенной проекцией орбитального момента Л на межъядерную ось:

Гц).

N

1Й(г) - К|лУллЫ.

Вектор Чк определен как = Yя=\ ^ приведенных формулах г обозначает совокупность пространственных координат легких частиц, п

- их количество, И. - межъядерпое расстояние, С^ - линейные и а

и - нелинейные вариационные параметры, оператор Р обеспечивает правильную симметрию адиабатической волновой функции, вектор

- единичный вектор, сонаправленный с С помощью вариационного принципа Ритца параметры, входящие в пробную функцию, оптимизируются, и вычисляется потенциальная кривая системы. Полученная таким образом потенциальная кривая используется для расчета квазимолекулярных уровней и волновых функций, соответствующих этим уровням.

На втором этапе строится оптический потенциал, описывающий основные неаннигиляционные каналы распада, например, вылет атома позитрония.

Третий этап включает в себя применение полученных потенциалов и волновых функций для расчета вероятностей распада данного квазимолекулярного уровня. Вычислительные детали метода содержатся в Приложении, где приведен подробный вывод различных интегралов с полностью коррелированными гауссовыми функциями, а также некоторые технические особенности расчета.

Глава 4. Молекулярные системы, содержащие Н атом

В четвертой главе рассматриваются примеры применения подхода, описанного в главе 3 к системам, содержащим антиводород. Подробно анализируются свойства основного и возбужденных состояний простейшей квазимолекулы, составленной из атомов водорода и антиводорода. Приведены потенциальные кривые для состояний с проекцией орбитального момента Л = 0, 1, 2, 6 и 30, проанализировано и объяснено их поведение. Вычислены вероятности электронно-позитронной и ядерной аннигиляции, а также вероятность образования атома позитрония для высоковозбужденных квазимолекулярных состояний. Характерное время жизни таких уровней оказалось порядка 10" 13 - Ю-15 секунд, что не позволяет

Рис. 1: Энергия взаимодействия электрона и позитрона с протоном и антипротоном для основного состояния (сплошная линия, пижняя кривая) и для возбуж-

денных состояний У1во(Д) (пунктир), ^2В0(Д) (штрих), 76во(Л) (штрих-пункмр) и (сплошная линия, верхняя кривая). Все величины приведены в атомных единицах.

наблюдать квазимолекулы НН экспериментально. Вероятности распада для основного состояния НН согласуются с ранее полученными результатами [2].

В отличие от квазимолекулы НН, в более сложной системе, состоящей из атомов антиводорода и гелия, были обнаружены метастабильные состояния. Для НеН были рассмотрены квазимолекулярные уровни с Л = 0, 1 и 30. Основное состояние этой системы уже изучалось, и было приблизительно рассчитано время жизни НеН этом состоянии. В диссертации были подтверждены эти результаты. Возбужденные состояния с Л = 1 и 30 изучались впервые. Расчет показал, что свойства системы НеН в состоянии с Л = 30 очень похожи на свойства рНе. Фактически, НеН в высоковозбужденном состоянии представляет собой рНе и слабо связанный с ним позитрон, который практически не оказывает влияния на остальные частицы. Так как метастабильные состояния рНе экспериментально наблюдались (время жизни « 10'6 секунд), то можно рассчитывать также и на наблюдение похожих состояний в НеН.

-0.4 — — . г... . _. , ... , ,. - N - ■ ■■ - г -:

-0.6 N . \

-0.8 >4 V \ \

-1 \\ 4 \\ \

-1.2 -

-1.4 Г^Л

» \л V \*Ч

-1.6

-1.8 Ч \Л " * - » N ' **»»»« ,

-2 ■ \ Ч, \ \ ч 1 1 <»«« 1 .

-2.2 4 -

-2.4 , > Г4»*«. Т«« , -

О 1 2 3 4 ^5

Рис. 2: Энергия взаимодействия электронов и позитрона с ядрами для основного состояния (Л = 0) и для возбужденных состояний (Л = 1,30) системы ПеН (штрих-пунктир), К1В0(Д) (сплошная линия) и (штрих) изображены в атом-

ных единицах. Потенциальная кривая для минимального по энергии состояния системы р~Не+ 4- свободный Рз атом \'рл(Т)) (пунктирная линия) также изображена на графике. Кривые и Ц>а(Д) совпадают для межъядерных расстояний Я ^ 0.7.

Заключение

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертации:

1. Рассмотрены всевозможные спектроскопические отличия атомов водорода и антиводорода во внешних электрических и магнитных полях для переходов между уровнями Is-2s и ls-2pi/2- Предложены различные способы измерения таких отличий.

2. Предложен новый метод расчета потенциальных кривых и вероятностей распада для состояний двухатомных систем с произвольной проекцией орбитального момента, состоящих из нескольких частиц.

3. Представлены потенциальные кривые и вероятности распада для основного и высоковозбужденных состояний квазимолекул НН и НеН.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. L. Labzowsky, D. Solovyev, V. Sharipov, G. Plunien, and G. Soff, One-and two-photon resonant spectroscopy of hydrogen and anti-hydrogen atoms in external electric field. // Journal of Physics B, 2003, vol. 36, p. L227 - L233.

2. L. Labzowsky and V. Sharipov, Quantum Beats in Hydrogen and Antihydrogen Atoms in an External Electric Field. // Physical Review Letters, 2004, vol. 92, p. 133003-1 - 133003-3.

3. L. Labzowsky, V. Sharipov, D. Solovyev, G. Plunien, and G. Soff, Spectroscopy of the hydrogen and anti-hydrogen atoms in external fields. // International Journal of Modern Physics B, 2004, vol. 18, p. 3875 -3886.

4. L. Labzowsky and V. Sharipov, Antihydrogen atom in external electric and magnetic fields. // Physical Review A, 2005, vol. 71, p. 012501-1 -012501-3.

5. L. Labzowsky, V. Sharipov, A. Prozorov, G. Plunien, and G. Soff, Decay channels and decay rates for the hydrogcn-antihydrogen guasimolecule. // Physical Review A, 2005, vol. 72, p. 022513-1 - 022513-6.

6. V. Sharipov, L. Labzowsky, and G. Plunien, Rydberg states of the hydrogen-antihydrogen quasirnolecule. // Physical Review A, 2006, vol. 73, p. 052503-1 - 052503-10.

7. V. Sharipov, L. Labzowsky, and G. Plunien, Potential Energy Curves for Excited States of the Hydrogen-Antihydrogen System. // Physical Review Letters, 2006, vol. 97, p. 103005-1 - 103005-4.

8. L. Labzowsky, V. Sharipov, D. Solovyev, and G. Plunien, Coherent beam-foil excitation of 2sj/2 and 2p1/-2 states of hydrogen and antihydrogen atoms in an external electric field. // Journal Physics B, 2006, vol. 39, p. 5091-5096.

9. V. Sharipov, L. Labzowsky, and G. Plunien, Excited States of the Helium-Antihydrogen System, j/ Physical Review Letters, 2007, vol. 98, p. 103001-1 - 103001-4.

10. Д. А. Соловьев, В. Ф. Шарипов, Л. Н. Лабзовский и Г. Плюниен, Вероятности однофотонпого перехода ls-Zs в атомах водорода и аптиводорода во внешнем электрическом поле, j j Оптика и спектроскопия, 2008, vol. 104, р. 572 - 575.

Список литературы

[1] Н. Feshbach, Ann. Phys. (NY) 5, 357-390 (1958).

[2] В. Zygelman, A. Saenz, P. Froelich, and S. Jonsell, Phys. Rev. A 69, 042715 (2004).

[3] J. S. Cohen, J. Phys. В 39, 1517-1536 (2006).

[4] J. S. Cohen, J. Phys. В 39, 3561-3574 (2006).

. [5] Р. К. Sinha, P. Chaudhuri, and .A. S. Ghosh, Phys. Rev. A 69, 014701 • (2004).

[6] P. K. Sinha and A. S. Ghosh, Phys. Rev. A 68, 022504 (2003).

[7] P. K. Sinha and A. S. Ghosh, Phys. Rev. A 73, 032711'(2006).

[8] L. Labzowsky and V. Sharipov, Phys. Rev. A 71, 012501 (2005). {9] Я. Б. Зельдович, ЖЭТФ 34, 1483 (1960).

[10] Д. А. Соловьев, В. Ф. Шарипов, Л. Н. Лабзовекий и Г. Плгониен, Оптика и спектроскопия, 104, 572-575 (2008).

[11] F. Low, Phys. Rev. 88, 53 (1951).

[12] L. Labzowsky, D. Solovyev, V. Sharipov, G. Plunien, and G. Soff, J. Phys. В 36, L227-L233 (2003).

Отпечатано копировально-множительным участком отдела обслуживания учебного процесса физического факультета СПбГУ. Приказ № 571/1 от 14.05.03. Подписано в печать 11.11.08 с оригинал-макета заказчика. Ф-т 30x42/4, Усл. печ. л.1. Тираж 100 экз., Заказ № 890/с 198504, СПб, Ст. Петергоф, ул. Ульяновская, д. 3, тел. 929-43-00.

Введение

1 Современный статус эксперимента и теории

2 Атом антиводорода во внешних полях

2.1 Атомы водорода и антиводорода во внешнем магнитном поле

2.2 Вероятности переходов в атомах водорода и антиводорода во внешнем электрическом поле.

2.3 Нерезонансные поправки к энергии переходов в атомах водорода и антиводорода во внешнем электрическом поле.

2.4 Когерентное возбуждение 2э и 2р уровней Н и Н атомов

3 Двухатомные системы, содержащие частицы и античастицы

3.1 Приближение Борна-Оппенгеймера

3.2 Оптический потенциал.

3.3 Вычисление вероятностей распада.

3.3.1 Электронно-позитронная аннигиляция.

3.3.2 Ядерная аннигиляция.

3.3.3 Образование позитрония.

4 Молекулярные системы, содержащие Н атом

4.1 Квазимолекула НН.

4.2 Квазимолекула НеН.

Актуальность работы

После того как в 2002 году в CERN'e (Женева, Швейцария) были синтезированы первые атомы антиводорода в Ридберговских состояниях, интерес к новой области физики - физики антивещества - сильно возрос. Ожидается, что сравнение свойств вещества и антивещества позволит проверить фундаментальные законы природы, на которых основывается современная физика. Проверка такого рода требует всестороннего и в первую очередь теоретического исследования сравнительных свойств атомов и антиатомов. Кроме этого, становятся актуальными задачи по расчету взаимодействия антиатомов (в основном, атомов антиводорода) и обычного вещества. Существующие на данный момент экспериментальные установки не позволяют пока сохранять синтезируемые антиатомы на время, достаточное для проведения исследований. Поэтому расчет процессов распада, в том числе аннигиляции, при взаимодействии атома и антиатома важен для экспериментов по синтезу атомов антиводорода. Настоящая диссертация посвящена всем вышеперечисленным проблемам физики антивещества.

Цель работы

1. Поиск и анализ возможных отличий в спектрах атомов водорода и антиводорода во внешних электрических и магнитных полях.

2. Разработка метода расчета, позволяющего описывать взаимодействие между высоковозбужденным атомом антиводорода и атомом обычной, материи.

3. Применение разработанного метода к вычислению потенциальных кривых и вероятностей распада квазимолекул, состоящий из атомов водорода и антиводорода, а также из атомов гелия и антиводорода.

Научная новизна работы

В диссертации получены следующие новые результаты:

1. Изучены всевозможные отличия атомов водорода и антиводорода во внешних электрических и магнитных полях, проявляющиеся в оптических переходах между уровнями 2в и 2рх/2- Предложены простые и эффективные способы измерения таких отличий.

2. Разработан новый метод расчета потенциальных кривых и вероятностей распада для возбужденных состояний двухатомных систем, состоящих из нескольких частиц.

3. Получены потенциальные кривые и вероятности распада для основного и высоковозбужденных состояний квазимолекул, состоящий из атомов водорода и антиводорода, а также из атомов гелия и антиводорода.

Научная и практическая ценность работы

1. Впервые проведен полный анализ возможных спектроскопических отличий атомов водорода и антиводорода во внешних электрических и магнитных полях.

2. Разработан новый метод расчета, позволяющий с высокой точностью вычислять вероятности распада двухатомных систем, состоящих из нескольких частиц.

3. Результаты, полученные с помощью разработанного метода для квазимолекул водород-антиводород и гелий-антиводород, согласуются с предыдущими вычислениями для основного состояния. Высоковозбужденные состояния этих квазимолекул исследовались впервые, и была предсказана их метастабильность.

Апробация работы

Результаты работы докладывались на семинарах кафедры квантовой механики физического факультета СПбГУ, на семинарах Института теоретической физики Технического Университета Дрездена и на международных конференциях в Пушкине, Санкт-Петербург ("QSCP-XI 2006: Quantum Systems in Chemistry and Physics"), в Дубне, Москва ("¿¿CF 2007: Muon Catalized Fusion") и в Вене ("EXA 2008: Exotic Atoms" и "LEAP 2008: Low Energy Antiproton Physics").

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. L. Labzowsky, D. Solovyev, V. Sharipov, G. Plunien, and G. Soff, One- and two-photon resonant spectroscopy of hydrogen and anti-hydrogen atoms in external electric field. // Journal of Physics B, 2003, vol. 36, p. L227- L233.

2. L. Labzowsky and V. Sharipov, Quantum Beats in Hydrogen and Antihydrogen Atoms in an External Electric Field. 11 Physical Review Letters, 2004, vol. 92, p. 133003-1 - 133003-3.

3. L. Labzowsky, V. Sharipov, D. Solovyev, G. Plunien, and G. Soff, Spectroscopy of the hydrogen and anti-hydrogen atoms in external fields. // International Journal of Modern Physics B, 2004, vol. 18, p. 3875 - 3886.

4. L. Labzowsky and V. Sharipov, Antihydrogen atom in external electric and magnetic fields. // Physical Review A, 2005, vol. 71, p. 012501-1 - 012501-3.

5. L. Labzowsky, V. Sharipov, A. Prozorov, G. Plunien, and G. Soff, Decay channels and decay rates for the hydrogen-antihydrogen quasimolecule. // Physical Review A, 2005, vol. 72, p. 022513-1 - 022513-6.

6. V. Sharipov, L. Labzowsky, and G. Plunien, Rydberg states of the hydrogen-antihydrogen quasimolecule. // Physical Review A, 2006, vol. 73, p. 0525031 - 052503-10.

7. V. Sharipov, L. Labzowsky, and G. Plunien, Potential Energy Curves for Excited States of the Hydrogen-Antihydrogen System. // Physical Review Letters, 2006, vol. 97, p. 103005-1 - 103005-4.

8. L. Labzowsky, V. Sharipov, D. Solovyev, and G. Plunien, Coherent beam-foil excitation of2si/2 and 2p\/2 states of hydrogen and antihydrogen atoms in an external electric field. // Journal Physics B, 2006, vol. 39, p. 5091-5096.

9. V. Sharipov, L. Labzowsky, and G. Plunien, Excited States of the Helium-Antihydrogen System. // Physical Review Letters, 2007, vol. 98, p. 103001-1 - 103001-4.

10. Д. А. Соловьев, В. Ф. Шарипов, JI. Н. Лабзовский и Г. Плюниен, Вероятности одиофотонного перехода ls-2s в атомах водорода и антиводорода во внешнем электрическом поле. // Оптика и Спектроскопия, 2008, vol. 104, р. 572 - 575.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, одного приложения и содержит 137 страниц, 10 рисунков и 14 таблиц. Список литературы включает 89 наименований.

Заключение

Основные положения, выносимые на защиту

1. Рассмотрены всевозможные спектроскопические отличия атомов водорода и антиводорода во внешних электрических и магнитных полях для переходов между уровнями 18-2в и 1з-2р1/2- Предложены различные способы измерения таких отличий.

2. Предложен новый метод расчета потенциальных кривых и вероятностей распада для состояний двухатомных систем с произвольной проекцией орбитального момента, состоящих из нескольких частиц.

3. Представлены потенциальные кривые и вероятности распада для основного и высоковозбужденных состояний квазимолекул НН и НеН.

Я выражаю огромную благодарность своему научному руководителю Л. Н. Лабзовскому за помощь и поддержку. Представленные исследования также не могли быть проведены без помощи РЭ Бг. Гюнтера Плюниена и поддержки Технического Университета Дрездена (Германия), где автор работал в течение двух месяцев в 2003, 2004, дважды в 2006, 2007 и 2008 годах.

Автор, благодарит И. И. Тупицына,, Д. А. Соловьева, М. Г. Козлова, А. В. Титова, А. А. Прозорова, А. В. Волотку, Д. А. Глазова и О. Ю. Андреева за оказанную помощь и обсуждение результатов данной работы, а также А. К. Казанского за полезные замечания, учтенные при написании части 2.4.

1. S. S. Adler et al, Phys. Rev. Lett. 94, 122302 (2005).

2. M. Amoretti et al, Nature 419, 456 (2002).

3. G. Gabrielse et al, Phys. Rev. Lett. 89, 213401 (2002); 233401 (2002).

4. L. S. Brown and G. Gabrielse, Rev. Mod. Phys. 58, 233 (1986).

5. С. H. Storry et al, Phys. Rev. Lett. 93, 263401 (2004).

6. G. Gabrielse et al, Phys. Rev. Lett. 93, 073401 (2004).

7. N. Madsen et al, Phys. Rev. Lett. 94, 033403 (2005).

8. R. Funakoshi et al, Phys. Rev. A 76, 012713 (2007).

9. С. H. Storry, Hyperfine Interact. 172, 91 (2006).

10. R. Bluhm, V. A. Kostelecky, and H. Russell, Phys. Rev. Lett. 82, 2254 (1999).

11. D. Colladay and V. A. Kostelecky, Phys. Rev. D 55, 6760 (1997).

12. R. S. Hayano, Hyperfine Interact. 172, 53 (2006).

13. M. Niering et al, Phys. Rev. Lett. 84, 5496 (2000).

14. R. Bluhm, V. A. Kostelecky, and H. Russell, Phys. Rev. D 57, 3932 (1998).

15. L. K. Gibbons et al, Phys. Rev. D 55, 6625 (1997).

16. B. Schwingenheuer et al., Phys. Rev. Lett. 74, 4376 (1995).

17. R. S. Van Dyck, Jr., P. B. Schwinberg, and H. G. Dehmelt, Phys. Rev. Lett. 59, 26 (1987).

18. R. S. Van Dyck, Jr., P. B. Schwinberg, and H. G. Dehmelt, Phys. Rev. D 34, 722 (1986).

19. V. Abazov et al, Phys. Rev. Lett. 97, 021802 (2006).

20. V. Abulencia et al, Phys. Rev. Lett. 97, 062003 (2006).

21. V. Abulencia et al, Phys. Rev. Lett. 97, 242003 (2006).

22. B. R. Junker and J. N. Bardsley, Phys. Rev. Lett. 28, 1227 (1972).

23. W. Kolos, D. L. Morgan, D. Schrader, and L. Wolniewicz, Phys. Rev. A 11, 1792 (1975).

24. K. Strasburger, J. Phys. B 35, L435-L440 (2002).

25. H. Feshbach, Ann. Phys. (NY) 5, 357-390 (1958).

26. B. Zygelman, A. Saenz, P. Froelich, and S. Jonsell, Phys. Rev. A 69, 042715 (2004).

27. J. S. Cohen, J. Phys. B 39, 1517-1536 (2006). J. S. Cohen, J. Phys. B 39, 3561-3574 (2006).

28. P. K. Sinha, P. Chaudhuri, and A. S. Ghosh, Phys. Rev. A 69, 014701 (2004).

29. P. K. Sinha and A. S. Ghosh, Phys. Rev. A 68, 022504 (2003).

30. P. K. Sinha and A. S. Ghosh, Phys. Rev. A 73, 032711 (2006).

31. C. L. Kirschbaum and L. Wilets, Phys. Rev. A 21, 834 (1980).

32. Labzowsky, V. Sharipov, A. Prozorov, G. Plunien, and G. Soff, Phys. Rev. A 72, 022513 (2005).

33. K. Strasburger and H. Chojnacki, Phys. Rev. Lett. 88, 163201 (2002).

34. S. Jonsell, P. Froelich, S. Eriksson, and K. Strasburger, Phys. Rev. A 70, 062708 (2004).

35. K. Strasburger, H. Chojnacki, and A. Sokolowska, J. Phys. B 38, 3091-3105 (2005). ~ -----

36. K. Strasburger, J. Phys. B 37, 2211-2219 (2004).

37. A. Yu. Voronin, P. Froelich, and B. Zygelman, Phys. Rev. A 72, 062903 (2005).27 28 [29 [30 [31 [32 [3334 3536

38. V. Sharipov, L. Labzowsky, and G. Plunien, Phys. Rev. Lett. 97, 103005 (2006).

39. V. Sharipov, L. Labzowsky, and G. Plunien, Phys. Rev. A 73, 052503 (2006).

40. V. Sharipov, L. Labzowsky, and G. Plunien, Phys. Rev. Lett. 98, 103001 (2007).

41. L. Labzowsky and V. Sharipov, Phys. Rev. A 71, 012501 (2005).

42. L. Labzowsky, V. Sharipov, D. Solovyev, G. Plunien, and G. Soff, Int. J. Mod. Phys. В 18, 30 (2004).

43. G. Breit and E. Teller, Astrophys. J. 91, 215 (1940).

44. G. W. F. Drake, Phys. Rev. A 3, 908 (1971).

45. J. Sucher, Rep. Prog. Phys. 41, 1781 (1978).

46. W. R. Johnson, Phys. Rev. Lett. 29, 1123 (1972).

47. A. I. Akhiezer and V. B. Berestetskii, Quantum Electrodynamics, Wiley, New York, (1965).

48. Д. А. Варшалович, A. H. Москалев й В. К. Херсонский, Квантовая теория углового момента, Наука, Ленинград (1975).

49. Я. И. Азимов, А. А. Ансельм, А. Н. Москалев, Р. М. Рындин, ЖЭТФ 67, 17 (1974).

50. P. J. Mohr, Phys. Rev. Lett. 40, 854 (1978).

51. M. Hillery and P. J. Mohr, Phys. Rev. A 21, 24 (1980).

52. H. A. Bethe and E. E. Salpeter, Quantum Mechanics of One- and Two-Electron Atoms, Springer, Berlin (1957).

53. Я. Б. Зельдович, ЖЭТФ 34, 1483 (1960).

54. A. Huber, B. Gross, M. Weitz, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. A 59, 1844 (1999).

55. F. Low, Phys. Rev. 88, 53 (1951).

56. L. Labzowsky, D. Solovyev, V. Sharipov, G. Plunien, and G. Soff, J. Phys. В 36, L227-L233 (2003).

57. К. S. E. Eikema, J. Walz, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. A 86, 5679 (2001).

58. L. Labzowsky, V. Sharipov, D. Solovyev, and G. Plunien, J. Phys. В 39, (2006).

59. I. A. Sellin et al., Phys. Rev. Lett. 31, 1335 (1973).

60. R. DeSeriö^C. Gonzalez-Lepera, J. P. Gibbons, J. Burgdörfer, and I. A. Sellin, Phys. Rev. A 37, 4111 (1988).

61. R. Krotkov and J. Stone, Phys. Rev. A 22, 473 (1980).

62. J. Macek, Phys. Rev. A 1, 618 (1970).

63. Т. G. Eck, Phys. Rev. Lett. 31, 270 (1973).

64. T. G. Eck, Phys. Rev. Lett. 33, 1055 (1974).

65. H. Wieder and T. G. Eck, Phys. Rev. 153, 103 (1966).

66. G. Gabrielse and Y. B. Band, Phys. Rev. Lett. 39, 697 (1977).

67. J. S. Cohen, Phys. Rev. A 65, 052714 (2002).

68. J. S. Cohen, Phys. Rev. A 69, 022501 (2004).

69. K. Varga and Y. Suzuki, Phys. Rev. С 52, 2885 (1995).

70. Y. Suzuki, J. Usukura, and K. Varga, J. Phys. В 31, 3465 (1998).

71. W. Cencek and J. Rychlewski, J. Chem. Phys. 98, 1252 (1993).

72. W. Cencek and J. Rychlewski, J. Chem. Phys. 102, 2533 (1995).

73. W. Cencek, J. Komasa, and J. Rychlewski, Chem. Phys. Lett. 246, 417 (1995).

74. W. R. Johnson, S. A. Blundell, and J. Sapirstein, Phys. Rev. A 37, 307 (1988).

75. C. Froese-Fischer and F. A. Parpia, Phys. Lett. A 179, 198 (1993).

76. JI. Д. Ландау и E. M. Лифшиц, Квантовая механика. Нерелятивистская теория, Наука, Москва (1989).

77. В. Б. Берестецкий, Е. М. Лифшиц и Л. П. Питаевский, Квантовая электродинамика, Наука, Москва (1989).79 80 [81 [82 [83 [84 [85 [86 [87 [88 [89

78. S. Devons et al, Phys. Rev. Lett. 27, 1614 (1971).

79. M. Bargiotti et al, Phys. Rev. D 65, 012001 (2001).

80. C. Amsler et al., Phys. Rev. D 66, 058101 (2002).

81. E. A. G. Armour and C. W. Chamberlain, J. Phys. B 35, L489 (2002).

82. C. J. Batty et al, Nucl. Phys. A 601, 425 (1996).

83. J. Mitroy and V. D. Ovsiannikov, Chem. Phys. Lett. 412, 76-81 (2005). E. A. G. Armour, J. M. Carr, and V. Zeman, J. Phys. B 31, L679 (1998). A. Gal et al., Nucl. Phys. A 699, 300c (2002).

84. D. M. Bishop and J. Pipin, Int. J. Quantum Chem. 45, 349 (1993). G. G. Ryzhikh, J. Mitroy, and K. Varga, J. Phys. B 31, 3965 (1998). M. Iwasaki et al., Phys. Rev. Lett. 67, 1246 (1991).