Столкновение релятивистских структурных ионов с тяжелыми атомами

• Автор: Пашев, Игорь Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Архангельск
• Количество страниц: 102 с. : ил.

1 Обзор методов расчёта сечений

1.1 Структурные ионы и их ПОЛЯ

1.1.1 Метод самосогласованного поля

1.1.2 Модель Брандта Китагавы

1.1.3 Поля быстрых структурных ионов

1.2 Приближение внезапных возмущений

1.3 Метод виртуальных фотонов

1.4 Ультракороткие импульсы

1.5 Приближения эйконала и его модификации

1.6 Неупругие процессы при столкновениях

со структурными ионами

1.7 Приближённые релятивистские
волновые функции
ф 2 Сечения ионизации квазирелятивистских атомов
2.1 Форм-фактор
2.2 Сшивка с теорией возмущений
2.3 Результаты
3 Электронные переходы при взаимодействии атома
с ультракоротким импульсом электромагнитного поля
3.1 Амплитуда перехода в приближении внезапных возмущений
^ 3.2 Вероятности переходов

3.3 Результаты

4 Рождение пар при взаимодействии атома с ультракоротким импульсом электромагнитного поля
4.1 Форм-фактор
4.2 Результаты
Заключение
Литература

Актуальность темы исследования. Во многих экспериментах, проводимых на современных ускорителях тяжёлых ионов, используются частично ободранные структурные ионы высоких зарядов и энергий, состоящие из ядра иона и некоторого количества связанных электронов, частично экранирующих заряд ядра и образующих электронную «шубу» иона. При этом часто в качестве мишеней используются тяжёлые атомы, ^ содержащие электроны, движущиеся с релятивистскими скоростями, т. е.
атомы с большими зарядами ядер. В таких случаях процесс столкновения характеризуется тремя «релятивизмами», которые необходимо учитывать при расчётах: релятивистская скорость движения снаряда, релятивистская скорость движения электронов структурного иона и релятивистское движение электронов мишени. Кроме того, поля создаваемые ионами высоких зарядов велики и не могут быть учтены по теории возмущений ни при каких энергиях столкновения. Большинство же используемых в настоящее время методик пригодно лишь для расчётов взаимодействия структурных ионов с лёгкими (нерелятивистскими) атомами, тогда как в тяжёлых ато-
# мах необходимо учитывать релятивистский характер движения атомных электронов, а также чисто релятивистские эффекты, такие как рождение электрон позитронных пар. Данная работа посвящена теоретическому исследованию столкновений структурных релятивистских ионов с тяжёлыми атомами, при этом учитываются релятивистские эффекты не только налетающих структурных ионов, но также и атомов-мишеней.
Целью работы является исследование влияния релятивистских эффектов атомов-мишеней на характеристики (вероятности и сечения) процессов

столкновениях с большими параметрами удара атомные электроны взаимодействуют с налетающим ионом как с точечным зарядом, равным видимому заряду экранированного иона. При столкновениях же с малыми параметрами удара атомные электроны воспринимают ион как голый заряд 2В сечения вносят вклад все области параметров удара, а так как > ЯР, то эффективно атомные электроны взаимодействуют с ионом заряда большим, чем С^р, что и приводит к увеличению сечений, которое может оказаться значительным при 2Р С^р1.7 Приближённые релятивистские волновые функции
Точное решение уравнение Дирака [18] для водородоподобного атома было впервые получено в работе [69]. Ввиду сложности точных (т. н. ку-лон-дираковских) волновых функций и расчётов с их применением в некоторых случаях бывает удобнее, а при небольших значениях заряда 2а ядра вполне удовлетворительно, использовать приближённые волновые функции, имеющие значительно более простую структуру. Малость заряда 2а ядра подразумевает выполнение следующего условия:
ос2а « 1, (1.109)
где а — е2/Кс — постоянная тонкой структуры5, е — заряд электрона, Н ~ постоянная Планка, с — скорость света. Это условие, как показано далее, составляет основание для пренебрежения некоторыми членами в уравнении Дирака.
Функции Дарвина. Квазирелятивистские волновые функции Дарвина могут быть использованы [70 73] в случае, когда полная энергия электрона имеет порядок его же энергии покоя. Для связанных состояний это условие совпадает с (1.109).
5а"1 = 137,03604(11), в этом подразделе используется обычная, гауссова, система единиц.