Метастабильное состояние в квантовых системах. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Метастабильное состояние в квантовых системах - состояние с временем жизни (т), много большим характерного времени жизни возбуждённых состояний

атомной системы. Обычно ме-тастабильными считают возбуждённые состояния, из-лучательные (радиационные), переходы из к-рых в др. состояния запрещены строгими отбора правилами. Метастабильные состояния отличаются типом переходов, к-рые для них возможны: магн. дипольный, электрич. квадрупольный, двух-фотонный (см. Многофотонные процессы)и др. переходы.

Метастабильные состояния, для к-рых возможны магн. дипольные переходы, обычно представляет собой возбуждённую компоненту тонкой или сверхтонкой структуры осн. состояния. Классич. примером является состояние, соответствующее компоненте сверхтонкой структуры уровня 1S_1/2 атома H с полным моментом

Радиолиния 21 см, возникающая при переходе из этого состояния, играет фундам. роль в совр. радиоастрономии и оптических стандартах частоты.

Типичные метастабильные состояния, для к-рых возможны электрич. квад-рупольные квантовые переходы,- возбуждённые состояния ¹S и ¹D в конфигурациях р² и р⁴, а также ²P и ²D в конфигурации р³. Спектральные линии, соответствующие переходам из этих состояний, наблюдаются в планетарных туманностях и используются для диагностики электронной плотности и температуры в них.

Метастабильные состояния, для к-рых возможны двухфотонные переходы,- возбуждённые состояния, однофотонный переход из них в нижележащие состояния запрещён. Напр., уровни 2s в атоме H и водородоподобных ионах, ls²2s¹S₀ в Не и гелиеподобных ионах.

Одно из самых долгоживущих метастабильных состояний - состояние 1s2s³S₁; в Не и гелиеподобных ионах электрич. дипольные и электрич. квадрупольные переходы из них строго запрещены, а магн. дипольные и двухфотонные переходы сильно подавлены. Наиб, вероятен релятивистский магн. дипольный переход. Для Не радиац. время жизни в этом состоянии

и быстро уменьшается с ростом кратности иона

Спектральные линии, соответствующие переходам из этих состояний, используются для диагностики электронной плотности в солнечной короне. M. с. 1s2s¹S₀и 1s2s³S₁ Не играют важную роль в создании инверсии населённостей в Не - Ne - лазере и лазерах на парах металлов.

Для молекул возможны вращат. и колебательные метастабильные состояния. Однако времена жизни таких состояний в условиях, обычно достигаемых в лаборатории, значительно превосходят времена вращат. и колебат. релаксации молекул, поэтому переход из возбуждённых метастабильных состояний происходит при столкновениях молекул. В то же время в сверхразреженной межзвёздной среде, где времена свободного пробега молекул иногда достигают неск. лет, молекулы в метастабильных состояниях живут долго. В частности, вращат. уровни энергии с К = J осн. колебат. состояния молекул типа симметричного волчка (напр., аммиак), вследствие правила отбора AK = 0 являются M. с. В результате центробежного искажения молекулы при вращении для переходов с

(группа С_3v или D_3h) запрет ослабляется. Времена жизни таких метастабильных состояний составляют от неск. часов до неск. лет. Если молекула имеет центр инверсии (напр., CO₂), то все вращат. уровни и первый возбуждённый колебат. g-уровень (если ниже нет u-уровня) являются метастабильными состояниями, т. к. из таких состояний возможны только квадрупольные переходы или переходы более высокой мультипольности. Для изучения межзвёздной среды представляет интерес M. с. полносимметричного колебания v иона

В этом случае из состояний nv₁ возможны переходы: 1)

(где v₂-активное колебание) - вследствие энгармонизма, 2)

- вследствие колебательно-вращат. взаимодействия, 3) квадрупольные переходы.

Знаете ли Вы, что, как и всякая идолопоклонническая религия, релятивизм ложен в своей основе. Он противоречит фактам. Среди них такие:

1. Электромагнитная волна (в религиозной терминологии релятивизма - "свет") имеет строго постоянную скорость 300 тыс.км/с, абсурдно не отсчитываемую ни от чего. Реально ЭМ-волны имеют разную скорость в веществе (например, ~200 тыс км/с в стекле и ~3 млн. км/с в поверхностных слоях металлов, разную скорость в эфире (см. статью "Температура эфира и красные смещения"), разную скорость для разных частот (см. статью "О скорости ЭМ-волн")

2. В релятивизме "свет" есть мифическое явление само по себе, а не физическая волна, являющаяся волнением определенной физической среды. Релятивистский "свет" - это волнение ничего в ничем. У него нет среды-носителя колебаний.

3. В релятивизме возможны манипуляции со временем (замедление), поэтому там нарушаются основополагающие для любой науки принцип причинности и принцип строгой логичности. В релятивизме при скорости света время останавливается (поэтому в нем абсурдно говорить о частоте фотона). В релятивизме возможны такие насилия над разумом, как утверждение о взаимном превышении возраста близнецов, движущихся с субсветовой скоростью, и прочие издевательства над логикой, присущие любой религии.

4. В гравитационном релятивизме (ОТО) вопреки наблюдаемым фактам утверждается об угловом отклонении ЭМ-волн в пустом пространстве под действием гравитации. Однако астрономам известно, что свет от затменных двойных звезд не подвержен такому отклонению, а те "подтверждающие теорию Эйнштейна факты", которые якобы наблюдались А. Эддингтоном в 1919 году в отношении Солнца, являются фальсификацией. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.