Лэмбовский сдвиг

---

Лэ́мбовский сдвиг — различие между энергиями стационарных состояний ${\displaystyle ^{2}S_{1/2}}$ и ${\displaystyle ^{2}P_{1/2}}$ атома водорода и водородоподобных ионов, обусловленное взаимодействием атома с нулевыми флуктуациями электромагнитного поля. Экспериментальное изучение смещения уровней атома водорода и водородоподобных ионов представляет фундаментальный интерес для проверки теоретических основ квантовой электродинамики^[1].

Экспериментально установлен У. Ю. Лэмбом (англ. Willis Lamb) и Р. Ризерфордом в 1947 году^[2]. В том же году теоретически объяснён Хансом Бете.

В 1938 году расчёты, по существу предсказывающие лэмбовский сдвиг, провёл Д. И. Блохинцев, но его работа была отклонена редакцией журнала ЖЭТФ и была опубликована лишь в 1958 году в трудах Д. И. Блохинцева^[5].

Сдвиг уровней — это небольшое отклонение тонкой структуры уровней энергии водородоподобных атомов от предсказаний релятивистской квантовой механики, основанных на уравнении Дирака.

Однако Лэмб и Ризерфорд методом радиоспектроскопии обнаружили расщепление уровней ²S_1/2 (n = 2, l = 0, j = 1/2) и ²Р_1/2 (n = 2, l = 1, j = 1/2) в атоме водорода, которые по расчётам Дирака должны были совпадать. Величина сдвига пропорциональна ${\displaystyle \alpha ^{3}R}$, где ${\displaystyle \alpha }$ — постоянная тонкой структуры, ${\displaystyle R}$ — постоянная Ридберга.

Результатом взаимодействия атома с нулевыми колебаниями электромагнитного поля (вакуумные флуктуации поля) являются дополнительные «колебания» электрона, что проявляется в смещении уровня энергии электрона. Это явление называется лэмбовским сдвигом^[6]. Другими словами, сдвиг энергии обусловливается нулевыми флуктуациями, т. е. не равными нулю среднеквадратичными значениями наряжённостей электрического (E) и магнитного (B) полей, под действием которых электрический заряд оказывается эффективно как бы размазанным. Это уменьшает действие кулоновского потенциала и повышает уровень энергии s-состояний^[7].

---