To the question of magnetism of quantum gases in equilibrium with radiation

Анотація

Проаналізовано особливості впливу фотонного компонента на магнiтнi властивостi системи iз квантових газiв, що перебувають у термодинамiчнiй рiвновазi з випромiнюванням за наявності зовнішнього магнітного поля. Задача не є тривіальною з огляду на те, що фотони в вакуумі не мають магнітного моменту. Припускалося, що і в низькотемпературних газах магнітний момент фотонів дорівнює нулю. Для дослідження анонсованого питання побудовано систему рівнянь, які описують стан термодинамічної рівноваги зазначеного середовища. Розв’язки цих рівнянь в аналітичному вигляді здобуто в області температур, далеких від температур виродження всіх компонентів системи. Для вивчення отриманих розв’язків залучено як аналітичні, так і числові методи. Аналiз розв’язкiв свiдчить про суттєвий вплив фотонiв та iнтенсивностi зовнiшнього магнiтного поля на розподіл густин усіх компонентів середовища, включаючи фотонний, і на магнітний стан середовища. Зокрема показано, що збiльшення густини фотонiв в системi за рахунок зовнiшнiх джерел приводить до зростання характеристики інверсної заселеності атомарних рівнів. Виявлено, однак, що намагніченість системи зі зростанням густини фотонів із зовнішніх джерел може як суттєво зростати, так і суттєво зменшуватись, у залежності від квантовомеханічних характеристик атомарних станів.