atomo fizika

atòmo fzika, fizikos šaka, tirianti atomo sandarą ir savybes, jo elektroniniame apvalkale vykstančius procesus. Atomo fizika susideda iš atomo teorijos, spektroskopijos (optinės, rentgeno, radiospektroskopijos, elektronų, Auger elektronų ir kitų) metodų, atomų ir jonų susidūrimų fizikos. Teorinis atomo fizikos pagrindas yra kvantinė mechanika ir kvantinė elektrodinamika. Svarbiausi atomo fizikos tyrimo objektai: atomų ir jonų energijos spektrai, išorinių ir vidinių elektronų šuoliai, energijos lygmenų smulkioji ir hipersmulkioji sandara, jų izotopinis poslinkis, elektronų sužadinimo mechanizmai, sužadintųjų būsenų gyvavimo trukmė, atomų būsena ir procesai, vykstantys atomuose, esančiuose elektriniuose, magnetiniuose ir elektromagnetiniuose (t. p. lazeriniuose) laukuose. Optinė spektroskopija nagrinėja atomų ir jonų spektrus, nulemtus sužadintų išorinių elektronų, nustato energijos lygmenis, spektro linijų intensyvumą, būsenų gyvavimo trukmę, smulkiąją lygmenų sandarą, jų pokytį dėl išorinių laukų poveikio. Rentgeno spektroskopija, tirianti rentgeno spindulių spektrus, leidžia nustatyti vidinių atomo elektronų ir branduolio ryšio energiją (jonizacijos energiją), elektrinio lauko pasiskirstymą atomo viduje. Radiospektroskopija tiria spektro linijų pokyčius laukuose, jų hipersmulkiąją sandarą, labai silpnų sąveikų sukeltus atominius reiškinius. Greitųjų elektronų susidūrimų su atomais analizė padeda tirti elektronų krūvio tankio pasiskirstymą atome, sužadinimo ir jonizacijos energiją. Svarbi atomo fizikos kryptis – daugiakrūvių jonų fizika. Atomo fizikos tyrimų rezultatais naudojamasi įvairiose fizikos srityse, chemijoje, astrofizikoje bei technikoje. Iš spektro linijų išplitimo bei poslinkio galima įvertinti toje terpėje (skystyje, kristale, plazmoje) esančius laukus, jos parametrus (temperatūrą, tankį). Žinant elektronų krūvio tankio pasiskirstymą galima nustatyti atomų cheminį ryšį, jono būseną kristalo gardelėje. Atomo sandaros ir spektrų tyrimo rezultatai svarbūs kvantinei mechanikai, lazerinei fizikai, žemosios ir aukštosios temperatūros plazmos, t. p. termobranduolinės bei astrofizikinės plazmos tyrimams. Atomo fizika atsirado 20 a. pradžioje, kai 1895 atradus rentgeno spindulius, 1896 – radioaktyvumą, 1897 – elektroną ir 1911 – atomo branduolį, N. Bohras pasiūlė pirmąjį kvantinį atomo modelį.

Lietuvoje

Lietuvoje plėtojami teoriniai daugiaelektronių atomų ir jonų (ir stipriai jonizuotų atomų) sandaros, jų energijos spektrų, sąveikos su elektromagnetine spinduliuote bei susidūrimų su elektronais procesai. Tiriami reiškiniai, susiję tiek su išoriniais, tiek su vidiniais elektronų sluoksniais. Tyrimų rezultatai taikomi žemosios ir aukštosios temperatūros plazmos (t. p. ir lazerinės, termobranduolinės bei astrofizikinės, ypač viršatmosferinės) savybėms nagrinėti, elementariesiems procesams joje modeliuoti. Atomo fizikos pradininkas Lietuvoje yra A. Jucys, kuris sukūrė žinomą pasaulyje Vilniaus teorinės fizikos mokyklą. Buvo sukurtas originalus grafinis metodas (Y. Levinsonas, A. Jucys, V. E. Vanagas), vėliau išplėtotas ir pritaikytas ne tik atomo teorijoje, bet ir kitose fizikos srityse. Išplėtota judėjimo kiekio momento teorija (A. Jucys, A. R. Bandzaitis). Nagrinėti koreliaciniai efektai atomuose, sudarytos daugiakonfigūracinės lygtys, dabar vadinamos Hartree’o, Foko ir Jucio lygtimis. Naudojamos tiek analizinės (Z. Kupliauskis), tiek skaitmeninės (P. Bogdanovičius) radialiosios banginės funkcijos. Išplėtota laisvųjų atomų rentgeno bei elektronų spektrų teorija, sukurti atominių dydžių sumų bei spektrų bendrųjų charakteristikų metodai (R. Karazija). Sukurti ir patobulinti originalūs metodai, leidžiantys atsižvelgti į reliatyvistinius efektus (pataisų pavidalu ar taikant reliatyvistines bangines funkcijas). Išplėtotas surištojo tenzorinio pavidalo antrinio kvantavimo, kvazisukinio bei izosukinio metodai (J. Kaniauskas, Z. R. Rudzikas). Pasiūlyti universalūs metodai, leidžiantys įvertinti koreliacinius ir reliatyvistinius efektus, atomo lygmenų hipersmulkiąją sandarą bei izotopinį poslinkį. Kuriamos universalios kompiuterinės programos atominėms charakteristikoms rasti. Darbai skelbiami Lietuvos ir pasaulio fizikos žurnaluose, išleista monografijų.

1816