基于含时密度泛函理论的激光调控下的重粒子碰撞过程的理论研究

Heavy particle collisions play an important role in laboratory and astrophysical plasma environments by affecting the ionization balance and energy transport. The charge transfer and ionization cross sections are necessary physical parameters in the simulations of particle transport and energy transfer in the diverter region of Tokamak, and they are also important in the planetary atmosphere, relic of supernova, X-ray generation of galactic center and edge. The charge transfer process in collisions of ion with neutral gases is an important direction in atomic and molecular physics. The theoretical study on charge transfer is a big challenge because it involves the multibody dynamics and multicenter electron correlations. This project will apply the time-dependent density functional theory to simulate the process of charger transfer in collisions of ion with neutral gases and the modulation of intense laser will been considered during the collision process. The obtained atomic data can be used to simulate the spectrum of EUV and soft X-ray in the astrophysics, and also used in the diagnostics of plasmas in Tokomak.

重粒子碰撞过程在实验室及天体等离子体环境中扮演着重要角色，能够影响等离子体电离平衡和能量输运过程。其中的电荷转移，也称电荷交换或电荷俘获过程，在托克马克中性束注入、等离子体边界粒子和能量交换，宇宙行星大气、超新星残余、银河系中心和边缘的X射线产生中起着重要的作用。离子与原子分子碰撞的电荷转移过程一直是原子分子物理中一个活跃的研究领域，多体多中心电子关联效应是重粒子碰撞理论研究的难点之一，理论计算的难度很大，特别是对电子关联效应强的中、低能碰撞过程。本项目将采用含时密度泛函理论模拟多电子碰撞体系电荷转移过程，并通过强激光对整个碰撞过程进行调控。本项目完成后得到的重粒子碰撞原子参数，可以应用到天体物理的EUV和软X射线光谱模拟，以及实验室托克马克等离子体电荷转移光谱诊断的研究中，解决相关的物理问题。

重粒子碰撞过程在实验室及天体等离子体环境中扮演着重要角色，能够影响等离子体电离平衡和能量输运过程。其中的电荷转移，也称电荷交换或电荷俘获过程，在托克马克中性束注入、等离子体边界粒子和能量交换，宇宙行星大气、超新星残余、银河系中心和边缘的X射线产生中起着重要的作用。离子与原子分子碰撞的电荷转移过程一直是原子分子物理中一个活跃的研究领域，多体多中心电子关联效应是重粒子碰撞理论研究的难点之一，理论计算的难度很大，特别是对电子关联效应强的中、低能碰撞过程。该项目采用含时密度泛函理论模拟He2+ 和He+离子分别与多电子原子Ar靶的碰撞过程。计算入射离子单、双电荷俘获截面，靶原子电荷损失截面及靶原子各离化度截面。靶原子的电离过程存在三个反应通道，即单电荷俘获通道、双电荷俘获通道和直接电离通道，计算碰撞动力学过程的细致物理图像，分析各反应通道之间的耦合相互作用，研究他们对总截面的贡献。.在前期模拟的碰撞过程中加入激光的调控，激光的加入会加速电子运动，对各种截面可能起到增强的作用，也可能是抑制作用。计算激光对碰撞动力学过程的细致物理图像，通过对碰撞体系各电子跃迁通道进行分析，找到合理的激光参数，给出获得理想截面的具体途径，为实验提供理论参考。