中等能量下正电子与铷原子碰撞的理论研究

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本文用耦合通道光学势(CCO)的方法,计算了中等能量下,正电子与铷原子碰撞的电离截面、积分截面和总的散射截面。在第一章中,我们对正电子与原子散射的理论方法做了简要地回顾和介绍;在第二章中,介绍了耦合通道光学势理论及其计算方法,并讨论了正电子同铷原子碰撞的电离连续光学势和电子耦素形成光学势:在第三章中,我们计算了正电子与铷原子碰撞的电离截面,积分截面和总散射截面,并与相关的实验结果做了比较。 正(负)电子与原子的碰撞理论是原子与分子物理主要的研究领域。碰撞理论也是其它物理分支学科的基础,它在天体物理,等离子物理等学科具有重要的应用价值。许多领域都非常需要正(负)电子与原子碰撞的散射截面数据。 在过去的几十年中,正电子与原子的碰撞在理论和实验方面都引起了广泛的研究兴趣。正电子-原子碰撞作为电子-原子碰撞的另一种形式,两者间既有相同又存在着不同。正电子和电子有着相同的质量,自旋及带电量大小也想相等,不同的仅仅是电性的不同。尽管正电子与电子仅仅是所带电性的不同,但其影响却是显著的。电性的不同影响的不仅是碰撞的动力学性质(例如,对正电子,入射粒子与靶原子库伦场的静态相互作用是排斥的,也不存在交换相互作用,而对电子的情况则恰恰相反。),而且影响了整个散射过程(对正电子-原子散射,存在电子偶素通道和湮灭通道,而在电子-原子中则没有。)。在过去的几十年中,对正电子-原子的散射的理论研究,发展了许多的理论方法,例如,R-Matrix的方法,密耦的方法,Born近似的方法等等,但大多数理论方法都有一定的局限性。例如,变分法只在入射能量低于电子耦素形成阈值的有限的几个分波时计算结果比较好;微扰的方法在正电子与原子的三射中忽略了电子偶素形成和电离通道:Born近似只在入射能量为高能区符合得比较好,而密耦的方法在入射能量为低能区可以得到满意的结果。在1990年,Hewitt开始在中等能量的耦合通道计算中考虑了电子偶素的影响。电子-原子碰撞的散射理论并不能完全应用于正电子-原子的散射。理论与实验研究还有许多工作要做。最近实验研究的进展(尤其是WayneStateUniversity研究小组的工作),已经激起了许多理论对正电子-原子碰撞的电离,电子偶素,总截面的研究。 碱金属原子是一个非常有研究兴趣的靶,它们都在最外层的s壳层只有一个电子,由于这个最外层电子距离内层的电子比较远,所以可以把靶原子看成是一个类氢原子,因此在散射计算中我们可以采用一些合理的近似。对于正电子与铷原子的散射,用单电子Hartree-Fock方程就可以很好的描述原子的靶态。在中等入射能量范围,对于正电子-原子的碰撞,由于靶的无穷多的连续通道是开通道,而且电离通道对总的散射截面有十分重要的贡献,如何处理靶的连续态是一个困难的问题。在中等能量下正电子与碱金属碰撞的弹性截面,总截面已经有理论工作计算出来了。对于正电子-铷原子的散射,T.T.Gien,McEachranetal和Kermoghanetal分别计算了其各种截面。 在本篇论文中,我们运用耦合通道光学势的方法计算了中等能量下正电子-铷原子碰撞的电离,积分和总的散射截面。耦合通道光学势的方法通过Fesh-bach算符理论,将散射的反应通道分成两个互补的子空间-P和Q投影空间。在P空间包括包含基态在内的有限的分立靶态,其余的无穷分立态和连续态则包含在Q空间中,通过等价局域势附加到P空间的耦合中,在动量空间中求解一组积分方程。耦合通道光学势的方法考虑了所有的反应通道。它在计算正负电子与氢原子的散射截面证明是成功的。目前耦合通道光学势的方法已经被成功地推广到核外有两个价电子及多电子原子。 在本文中,我们在中等能量下,采用的入射能量分别为10,15,20,30,40,50,60,70,80,90,100eV,在这样的入射能量下,对于正电子-铷原子散射,电子偶素形成通道对整个反应通道是不重要的,而电离通道则起着主要的作用。因此在我们的计算中,没有考虑电子偶素形成通道的影响,只计算了正电子-铷原子碰撞的电离,积分和总的散射截面。通过对计算结果和实验数据的比较,我们可以看出当把电离连续态作为附加光学势考虑进去后,所的结果与实验值非常的接近。所以对于正(负)电子原子碰撞问题运用耦合通道光学势的方法是成功的。
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