§ 9. Мгновенное обращение магнитного поля

В качестве приложения рассмотрим, что произойдет с атомом в постоянном магнитном поле, если направление поля внезапно поменять на противоположное. Будем предполагать выполненными условия -связи и считать поле достаточно сильным для того, чтобы полностью отделить полный момент от полного спина S (эффект Пашена — Бака). Для простоты будем считать, что магнитное, поле все время параллельно оси и меняется от значения до по линейному закону

Согласно результатам главы XVI (§§ 9—12) гамильтониан системы имеет вид

где — невозмущенный гамильтониан в случае -связи. Поскольку согласно (62) среднее по времени от магнитного поля равно нулю, то среднее по времени от Н равно гамильтониану атома в отсутствие внешнего поля

Предположим теперь, что первоначально система находи» лась в собственном для Н состоянии. Поскольку в этот момент выполняются условия, при которых имеет место эффект Пашена — Бака, то вектор состояния почти равен одному из век торов определенных в § XVI.11. Будем считать, что Вычисление средне-квадратичного от» клонения А Я не представляет серьезных трудностей; так как есть собственный вектор то едиц» ственный вклад дает только член Проведя вычисления, получаем

В скобках стоит числовой множитель порядка 1 (он равен нулю в двух предельных случаях, Следовав тельно, отклонение равно по порядку величины т. е. по» рядку величины расщепления -уровней за счет спин-орбитальной связи.

Как следствие, если

то выполняется условие быстрого перехода (61): вектор состояния остается практически тем же при изменении направления поля. Для того чтобы динамическое состояние атома оставалось тем же, достаточно, чтобы изменение вектора состояния своди лось только к домножению на фазовый множитель. Таким образом, неравенство (64) является достаточным, но не необхо» димым условием неизменности состояния при обращении поля. Мы вернемся к этому вопросу в конце § 14.