РОЖДЕНИЕ ПЛАНЕТНовые снимки пылевых дисков дают более ясное представление о том, как развиваются миры вокруг звезд, похожих на наше Солнце. Космический телескоп «Хаббл» сфотографировал освещенные звездой осколки астероидов и комет, обращающиеся вокруг желтого карлика HD 107146. Далее... |
адиабатические инварианты
АДИАБАТИЧЕСКИЕ ИНВАРИАНТЫ - физ. величины, остающиеся практически неизменными при медленном (адиабатическом), но не обязательно малом изменении внеш. условий, в к-рых находится система, либо самих характеристик системы (внутр. состояние, масса, электрический заряд и пр.). Отмеченное изменение должно происходить за времена , значительно превышающие характерные периоды движения системы (Т).
В классич. механике А. и. являются переменные
действия , где
- обобщённый импульс, qk
- обобщённая координата, интегрирование производится по периоду (или квазипериоду).
Для гармонич. осциллятора А. и. является отношение его энергии к частоте. Характерно, что при адиабатич. изменении условий становятся связанными между собой физ. величины, к-рые вообще независимы, напр. амплитуда колебаний маятника и его длина.
Физически важным примером А. и. служит
магн. момент, создаваемый током заряж. частицы при её движении в медленно меняющемся
(в пространстве или во времени)
магн. поле:
, где
-
проекция импульса заряж. частицы на плоскость, перпендикулярную направлению
магн. поля (Н)в данной точке пространства.
На сохранении А. и. основано т. н. дрейфовое приближение, широко используемое в физике плазмы, а также действие "магн. пробок" и основанных на них адиабатич. ловушек - пробкотронов (см. Открытые ловушки ),применяемых в исследованиях по удержанию горячей плазмы для целей управляемого термоядерного синтеза и осуществляющихся, напр., в магн. поле Земли (см. Радиационный пояс).
Кол-во А. и. не превышает числа степеней свободы, по к-рым движение системы финитно (ограничено в пространстве). Так, в магн. ловушках, кроме магн. момента, может сохраняться продольный А. и., соответствующий движению вдоль магн. силовых линий:
, где
- проекция импульса частицы на направление
,
а интеграл берётся вдоль траектории между точками поворота частицы.
Расчёты, проводимые в небесной механике,
а также исследования длительности удержания заряж. частиц в адиабатич. ловушках
вызвали вопрос о точности, с к-рой сохраняются А. и. Строго говоря, А, и. может
изменяться в значит. пределах, если во временной зависимости внеш. условий присутствуют
частоты, кратные частотам самой системы (параметрический резонанс ).Если
не рассматривать такие ситуации, то А. и. сохраняется с точностью большей, чем
любая степень малого параметра .
Интерес к А. и. сильно возрос в годы установления понятий квантовой механики. В квантовой механике А. и. являются те из квантовых чисел (п), для к-рых частоты (где
- энергия) удовлетворяют условию адиабатичности
. Иными словами, квантовая система, находящаяся под адиабатич. воздействием, остаётся в одном и том же состоянии (хотя само состояние меняется, адиабатически следуя за изменением внеш. воздействия). Все переходы такой системы из одного состояния в другое наз. неадиабатическими переходами и связаны с пересечением соответствующих уровней энергии
(см. Пересечение уровней).
Лит.: Шифф Л., Квантовая механика, пер. с англ., 2 изд., М., 1959; Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Теоретическая физика, т. 1 - Механика, 3 изд., М., 1973; Нортроп Т., Адиабатическая теория движения заряженных частиц, пер. с англ., М., 1967; Арнольд В. И., Математические методы классической механики, 2 изд., М., 1979. А. М. Дыхне.