Связанное состояние

Определение "Связанное состояние" в Большой Советской Энциклопедии

Зависимость потенциальной энергии от расстояния между частицами

Связанное состояние, состояние системы частиц, при котором относительное движение частиц происходит в ограниченной области пространства (является финитным) в течение длительного времени по сравнению с характерными для данной системы периодами. Природа изобилует Связанное состояние: от звёздных скоплений и макроскопических тел до микрообъектов - молекул, атомов, атомных ядер. Возможно, что многие из т. н. элементарных частиц в действительности являются Связанное состояние других частиц.

Для образования Связанное состояние необходимо наличие сил притяжения, по крайней мере между некоторыми частицами системы на некоторых расстояниях между ними. Для стабильных Связанное состояние масса системы меньше суммы масс составляющих её частиц; разность Dт между ними определяет энергию связи системы: Е_св = Dmc2 (где с - скорость света в вакууме).

В классической механике Связанное состояние описываются финитными решениями уравнений движения системы, когда траектории всех частиц системы сосредоточены в ограниченной области пространства. Примером может служить задача Кеплера о движении частицы (или планеты) в поле тяготения. В классической механике система из двух притягивающихся частиц всегда может образовать Связанное состояние Если область расстояний, на которых частицы притягиваются, отделена энергетическим барьером (потенциальным барьером) от области, в которой они отталкиваются (см. рис.), то частицы также могут образовывать стабильные Связанное состояние, если их движение подчиняется законам классической механики.

В квантовой механике, в отличие от классической, для образования Связанное состояние частиц необходимо, чтобы потенциальная энергия притяжения и радиус действия сил были достаточно велики (см. Потенциальная яма, Нулевая энергия). Кроме того, в потенциальной яме типа изображенной на рис. из-за возможности вылета частиц из области притяжения путём туннельного эффекта не образуется стабильных Связанное состояние, если энергия частицы больше потенциала на бесконечности. Однако если коэффициент туннельного перехода мал (в классическом пределе он равен нулю), то частица в такой потенциальной яме может находиться достаточно длительное время (по сравнению с периодами движения в яме). Поэтому наряду со стабильными Связанное состояние существуют нестабильные (мета-, или квазистабильные) Связанное состояние, которые с течением времени распадаются. Например, нестабильными Связанное состояние по отношению к альфа-распаду или (и) делению являются ядра некоторых тяжёлых элементов.

В крайне релятивистском случае, когда энергия связи системы сравнима с энергией покоя частиц системы, решение проблемы Связанное состояние требует привлечения квантовой теории поля. Точного решения такой задачи в современной квантовой теории поля не существует; некоторые из развиваемых приближённых методов позволяют одинаковым образом рассматривать как стабильные, так и нестабильные «элементарные» частицы, включая резонансы. Существуют гипотезы, согласно которым все сильно взаимодействующие частицы (адроны) являются Связанное состояние более фундаментальных частиц материи - кварков.
  В. Я. Файнберг.

U от расстояния r между частицами, иллюстрирующий существование областей стабильных и квазистабильных состояний. Стабильные связанные состояния лежат в области энергий E<0 (меньших значения потенциала U при r ®∞), им соответствуют дискретные уровни энергии. При Е>0 стабильных связанных состояний не существует, однако в области 0<Е<UБ, где UБ - высота потенциального барьера, при некоторых значениях энергии Е могут существовать квазистабильные связанные состояния, время жизни которых определяется вероятностью туннельного перехода через потенциальный барьер и может быть (особенно для частиц большой массы) весьма велико. Для макроскопических тел (движение которых описывается законами классической механики) стабильные связанные состояния могут иметь любую энергию в области U₀<Е<UБ." href="/a_pictures/17/18/216421039.jpg">U от расстояния r между частицами, иллюстрирующий существование областей стабильных и квазистабильных состояний. Стабильные связанные состояния лежат в области энергий E<0 (меньших значения потенциала U при r ®∞), им соответствуют дискретные уровни энергии. При Е>0 стабильных связанных состояний не существует, однако в области 0<Е<UБ, где UБ - высота потенциального барьера, при некоторых значениях энергии Е могут существовать квазистабильные связанные состояния, время жизни которых определяется вероятностью туннельного перехода через потенциальный барьер и может быть (особенно для частиц большой массы) весьма велико. Для макроскопических тел (движение которых описывается законами классической механики) стабильные связанные состояния могут иметь любую энергию в области U₀<Е<UБ."http://uranium.atomistry.com/">U от расстояния r между частицами, иллюстрирующий существование областей стабильных и квазистабильных состояний. Стабильные связанные состояния лежат в области энергий E<0 (меньших значения потенциала U при r ®∞), им соответствуют дискретные уровни энергии. При Е>0 стабильных связанных состояний не существует, однако в области 0<Е<UБ, где UБ - высота потенциального барьера, при некоторых значениях энергии Е могут существовать квазистабильные связанные состояния, время жизни которых определяется вероятностью туннельного перехода через потенциальный барьер и может быть (особенно для частиц большой массы) весьма велико. Для макроскопических тел (движение которых описывается законами классической механики) стабильные связанные состояния могут иметь любую энергию в области U₀<Е<UБ." src="a_pictures/17/18/th_216421039.jpg">
Пример зависимости потенциальной энергии U от расстояния r между частицами, иллюстрирующий существование областей стабильных и квазистабильных состояний. Стабильные связанные состояния лежат в области энергий E<0 (меньших значения потенциала U при r ®∞), им соответствуют дискретные уровни энергии. При Е>0 стабильных связанных состояний не существует, однако в области 0<Е<UБ, где UБ - высота потенциального барьера, при некоторых значениях энергии Е могут существовать квазистабильные связанные состояния, время жизни которых определяется вероятностью туннельного перехода через потенциальный барьер и может быть (особенно для частиц большой массы) весьма велико. Для макроскопических тел (движение которых описывается законами классической механики) стабильные связанные состояния могут иметь любую энергию в области U₀<Е<UБ.