Неадиабатические переходы при медленных атомных столкновениях

• Автор: Родионов, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Теория неадиабатических переходов для медленных столкновений
Вводные замечания
Стандартный адиабатический подход
Метод перепроецирования для исследования неадиабатических переходов в атомных столкновениях
Заключительные замечания
2 Неунругие процессы, происходящие в результате переходов между 2£+ состояниями при столкновениях атомов магния и водорода
Вводные замечания
Адиабатические потенциальные энергии и неадиабатические взаимодействия для нижних восьми 2Е+ состояний
Сечения неупругих процессов при столкновениях атомов магния и
водорода
Механизмы неадиабатических переходов
Заключительные замечания
3 Расширенное изучение неупругих столкновений атомов магния и водорода
Вводные замечания
Адиабатические потенциальные энергии и неадиабатические взаимодействия для нижних девяти 2Е+ и пяти 2П состояний гидрида магния
Неадиабатическая ядерная динамика при столкновениях атомов магния и водорода
Модельные оценки неупругих сечений

Заключительные замечания

4 Неупругие процессы при ионно-атомных столкновениях лития и гелия
Вводные замечания
Синглетные состояния литий-гелиевого молекулярного катиона
Адиабатические потенциальные энергии и матричные эле-
менты взаимодействия синглетных состояний литий-
гелиевого молекулярного катиона
Неадиабатические переходы между синглстными состояниями
литий-гелиевого молекулярного катиона
Триплетные состояния литий-гелиевого молекулярного катиона
Адиабатические потенциальные энергии и матричные элементы взаимодействия триплетных состояний литий-
гелиевого молекулярного катиона
Неадиабатическая ядерная динамика триплетных состояний .
Заключительные замечания
Заключение
Литература

Введение
Актуальность исследования нсадиабатичсских переходов при медленных атомных столкновениях обусловлена необходимостью учитывать иеадиа-батические эффекты при расчете достоверных атомных и молекулярных данных, таких как сечения и константы скоростей неупругих процессов при столкновениях атомов, молекул и ионов. Сечения и константы скоростей необходимы для моделирования фотосфер звезд, включая Солнца, определения относительных и абсолютных распространенностей химических элементов, эволюции Вселенной, галактической археологии, понимания многих явлений в межзвездной среде и многих других фундаментальных аспектов современной астрофизики. Низкозпергстическпе процессы столкновений тяжелых ча-ешц вносят основную неопределенное^ при моделировании атмосфер звезд и межзвездной среды в условиях отклонения от локального термодинамического равновесия. В настоящее время для оценки сечений в астрофизике широко пспользуеюя формула Дроуина. Однако для оптически разрешенных атомных переходов формула Дроуина приводит к сечениям, завышенным на несколько порядков, в ю время как для оптически запрещенных переходов, включая перезарядку, формула Дроуина дает или нулевые, или на несколько порядков заниженные сечения по сравнению с точными квантовыми сечениями, которые имеют сравнимые значения как для оптически разрешенных, так и для оптически запрещенных переходов. Кроме получения наиболее точных сечений процессов, при моделировании атмосфер звезд и межзвездной среды также необходимо учшывать процессы для всех переходов между всеми состояниями от основного до ионного. В связи с этим определение достоверных данных о сечениях и константах скоростей физических процессов является актуальным.
Современное состояние рассматриваемой проблемы указывает на необходимость проведения систематических физически падежных расчетов сечений и констант скоростей ряда неупругих процессов при столкновениях атомов,

точному описанию при межъядерном расстоянии больше 20 а. е. Несмотря па это, данные состояния были учтены в расчете, по с учетом некоторых физически обоснованных модификации. Подробнее с изменениями в квантовохимических данных можно ознакомиться в работе [47]. Соответствующие адиабатические потенциальные энергии представлены на рисунке 2.1.
Как уже отмечалось выше, точность трех верхних термов не достаточно высока, в связи с чем квантово-химические данные были скорректированы в асимптотической области на экспериментальные атомные энергии. Три верхних потенциала были организованы так, чтобы верхний из них имел вид кулоновского, соответствующего ионному взаимодействию Mg' + IT, а два других потенциала имели правильные асимптотические значения (3s3dlD) и (3,s4 р3Р) атомных состояний магния. Также три верхних состояния были изменены, чтобы иметь ионно-ковалентные квазипересечения при надлежащих межъядерных расстояниях. Эти изменения позволили рассчитать ионный канал, а также получить правильные энергетические пороги для высоколежащих состояний.
Неадиабатические матричные элементы взаимодействия между всеми адиабатическими состояниями были рассчитаны в приближении самосогласованного поля в полном пространстве активных орбиталей (complete active space self-consistent field - CASSCF) [48, 49], чтобы избежать вычисления, отнимающего очень много времени. Хотя были внесены корректировки потенциалов, для матричных элементов взаимодействия никаких поправок сделано не было, за исключением области больших расстояний, где происходит взаимодействие между ионной и высоколежащими ковалентными конфигурациями. Во всех расчетах начало электронных координат было установлено в центре масс системы MgH. Неадиабатические радиальные матричные элементы 0‘|^|fc) между нижними восемью молекулярными состояниями, которые использовались в данной работе, представлены на рисунках 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7 и 2.8.