氢分子离子精密谱理论与计算

氢分子离子是最简单的三体束缚分子体系，其振转跃迁频率与电子质子质量比有着内禀联系且理论上可以高精度计算，是进一步提高基本物理常数-电子质子质量比精度的新候选体系；本项目以高精度非相对论波函数为出发点，系统计算氢分子离子的相对论和量子电动力学修正，在提供已有理论结果独立检验的同时，致力于尚未精确确定的高阶相对论和高阶辐射修正；项目目标是使低能振转跃迁频率的理论相对精度达到10的负11到负12，较目前最精确理论结果提高一个量级；该项目对深化人们对氢分子离子振转谱的认识、束缚态量子电动力学理论检验、以及基本物理常数的确定有着重要意义。

本基金项目致力于氢分子离子低振转能谱的精密计算，目标是使低能振转跃迁频率的理论相对精度达到10的负11到10的负12次方，为电子质子质量比的确定提供精确的理论输入值。实施项目期间：开发了关联Hylleraas基矢求解一般三体库仑体系的计算程序包，在较小基组下获得了满足要求的高精度非相对论能谱与波函数，系统计算了氢分子离子（HD+、DT+、HT+）低振转能态间的偶极振子强度谱；实现了低振转能态相对论和QED修正领头项的高精度计算，使得α2-α3 阶修正相对精度达到10的负12次方，较以前精度提高了两个量级；在外场近似下，得到了相对精度分别为10的负11 和10的负10次方的α4与α5阶相对论与QED修正，给出了10位有效数字的振转跃迁频率理论预言，我们的结果验证了Korobov 2008年结果的可靠性，也与已有的实验结果完全符合；发展了基于B-样条基组的高效、数值计算稳定的原子精密谱计算方法，为奇异算子期待值的计算提供了新的方案。项目整体完成良好，达到了预期目标。