Атомы и ионы во внешнем электрическом поле: поляризуемость, переходы при столкновении с протонами и приложения к кинетике плазмы

• Автор: Кондратьев, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 99 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Статическая дипольная поляризуемость атомов и ионов

1.1. Система единиц

1.2. Общие формулы

1.2.1. Сумма по 7'

1.2.2. Вклад непрерывного спектра

1.2.3. Поляризуемость терма ЗЬ

1.2.4. Сверхтонкая структура

1.3. Метод расчета

1.4. Поляризуемости Не, щелочных атомов и их изоэлектронных ионов

1.5. Сравнение с другими данными
1.6. Тензорная часть поляризуемости для основного состояния атомов
щелочных металлов
Глава 2. Переходы между компонентами тонкой структуры при столкновениях с протонами
2.1. Элементарные процессы: сечения и скорости переходов
2.2. Методы расчета сечений
2.2.1. Основные формулы
2.2.2. Метод Борна с нормировкой
2.2.3. Уравнения сильной связи в представлении параметра столкновения
2.3. Сечения переходов в Не, С4+ и Ге24+
2.3.1. Вероятности переходов
2.3.2. Сечения переходов

2.4. Скорости переходов в Не, С4+ и Ре24+
2.4.1. Общий характер зависимости скоростей перехода от температуры
2.4.2. Зависимость от
2.4.3. Скорости возбуждения протонами и электронами
2.4.4. Аппроксимационные формулы для скоростей переходов
Глава 3. Диагностика горячей плазмы по спектрам Не-подобных ионов
3.1. Столкиовительно-радиационные модели
3.2. Атомные данные
3.3. Отношения интенсивностей линий 1й 21 — 1з2
3.3.1. Зависимость отношений Я и С от параметров модели
3.3.2. Аппроксимационные формулы для Я и С
3.4. Отношения интенсивностей линий 1я 31 — П 21'
3.5. Влияние протонов
Заключение
Приложение А. Некоторые соотношения из теории угловых моментов
Литература
Введение
Свойства атомов и ионов во внешних электрических полях являются предметом интенсивных экспериментальных и теоретических исследований.
Статическая дипольная поляризуемость атомов и ионов представляет интерес для ряда приложений атомной и лазерной физики и является предметом изучения в течение нескольких десятков лет. Диэлектрическая постоянная и показатель преломления являются примерами макроскопических свойств, которые определяются дипольиой поляризуемостью. Неопределенность величины атомной поляризуемости представляет собой один из главных источников погрешности нового поколения оптических стандартов частоты. Техника неприводимых тензорных операторов позволяет в явном виде отразить свойства симметрии эффекта Штарка и разделить скалярную и тензорную части поляризуемости, определяющие сдвиг и расщепление атомного уровня в электрическом поле.
Имеется большое количество как экспериментальных, так и теоретических работ, посвященных данной тематике. Описание техники эксперимента можно найти в обзорах [1-4]. Наиболее точные измерения поляризуемостей основного состояния щелочных атомов были проведены в работе [о]. В работах [6-8] с высокой точностью был измерен штарковский сдвиг Д - линии ?г2Р1/2 —» п2Д/2. Вместе с тем экспериментальные данные для ряда возбужденных уровней отсутствуют.
Статическая дипольная поляризуемость чувствительна к выбору базиса, электронным корреляциям и релятивистским эффектам, поэтому её вычисление является довольно сложной задачей. За последние годы получили значительное развитие методы расчета атомной поляризуемости основного и возбужденных состояний с различными значениями углового момента. Прецизионные расчеты поляризуемостей атомов первой и второй групп периодической системы, а также их изоэлектронных ионов, выполняются с помощью многочастичной теории возмущений и теории связанных кластеров, дополненных точными экспериментальными
Таблица 1.15. Поляризуемость Cs. (а)—[14], (6)—[57]
Cs AtO AtP Calci Calc2“) Exp*)
6^5*1у2 cP 418 382 404 398
62Р1/2 cP 1.25e3 І.ІІеЗ 1.50e3 1.34e3 І.ЗЗеЗ
62Р3/2 а5 1.50e3 1.37e3 1.85e3 1.65e3 1.64e
5 Dy2 cP -330 -277
5 D5/2 cP -413 -358 -377
62£>3/2 cP -5.39e3 -6.05e3 -4.50e3 -5.68e
62D5/2 cP -7.83e3 -8.62e3 -7.52e3 -8.37e
62P3/2 а4 -240 -225 -259
5 £>3/2 cP 329 293 360.9
5 Ps/2 604 548 747.6
62Z?3/2 cP 7.99e3 8.45e3 8.23e3 8.77e
62£>5/2 cP 1.58e4 1.66e4 1.71e4 1.73e
Таблица 1.16. Поляризуемость Mg+. (а) —[48]
Mg+ AtP Calc“)
3 Si/2 cP 555
3 Pi/2 cP 503
3 P3/2 cP 507
3 £>3/2 cP З.ООеЗ З.ОЗеЗ
3 £>5/2 cP 2.99e3 3.02e
3 Ps/2 18.4 18.
3 £>3/2 cP -1.25e3 -1.27еЗ
3 £>5/2 °P -1.78e3 -1.80еЗ