Efecto Lamb

En física, el efecto Lamb, llamado así en honor de Willis Lamb, proviene de una pequeña diferencia observada en la energía asociada a dos niveles de energía 2 s 1 / 2 {\displaystyle 2s_{1/2}} y 2 p 1 / 2 {\displaystyle 2p_{1/2}} en el átomo de hidrógeno. En mecánica cuántica, según las teorías de Dirac y de Schrödinger, los estados energéticos del hidrógeno que poseen los mismos números cuánticos n {\displaystyle n} y j {\displaystyle j} , pero que difieren en el número cuántico l {\displaystyle l} , deben estar degenerados. La teoría de Dirac aplicada al átomo de un electrón (hidrógeno) proporciona niveles con una energía que depende del número cuántico radial n {\displaystyle n} y del momento angular total j {\displaystyle j} . Como consecuencia de esto aparecen niveles degenerados en energía con valores diferentes del momento angular orbital, l = 0 {\displaystyle l=0} , y l = 1 {\displaystyle l=1} . Los niveles 2 s 1 / 2 {\displaystyle 2s_{1/2}} y 2 p 1 / 2 {\displaystyle 2p_{1/2}} son un ejemplo de esta situación. Se podría pensar que la teoría de Dirac, incluidas todas las correcciones asociadas a las propiedades nucleares, debería explicar perfectamente el espectro del átomo de hidrógeno. Sin embargo, en medidas espectrales muy precisas se detectan desviaciones de las predicciones hechas por esta teoría. En 1951 Lamb descubre que, debido a que el estado 2 p 1 / 2 {\displaystyle 2p_{1/2}} es ligeramente más bajo que el 2 s 1 / 2 {\displaystyle 2s_{1/2}} , aparece un débil desplazamiento de la correspondiente línea orbital (desplazamiento Lamb). Más concretamente podemos decir que la energía del estado 2 s 1 / 2 {\displaystyle 2s_{1/2}} es de 4,372×10 eV por encima del estado 2 p 1 / 2 {\displaystyle 2p_{1/2}} , siendo l = 0 {\displaystyle l=0} en el primer caso, y l = 1 {\displaystyle l=1} en el caso del estado 2 p 1 / 2 {\displaystyle 2p_{1/2}} . Las primeras evidencias en este sentido son detectadas por W. V. Houston en 1937 y R. C. Willians en 1938 quienes comprueban experimentalmente que los niveles 2 s 1 / 2 {\displaystyle 2s_{1/2}} y 2 p 1 / 2 {\displaystyle 2p_{1/2}} no son degenerados.