相对论科恩变分法对低能正电子原子散射问题的理论研究

The correlation and relativistic effect play significant roles in the low energy positron-atom scattering especially for complex atoms involving cases. This makes it chanlenging to get very accurate values of the cross sections and other paramenters of the low energy positron-atom collision process. The nonrelativistic Kohn varitional method has been proved capable of producing accurate values for low energy positron-atom scattering, however, the relativistic Kohn varitional calculation for electron and positron scattering has never been reported. We combine the Kohn varitional menthod and the CI method to deal with Dirac equation to build a relativistic Kohn varitional method for low energy positron-atom scattering. In this application, we focus on the positron scattering process with atomic hydrogen，magnesium, copper, and nobel gas atoms below the positronium formation threshold.

在低能范围的正电子与原子碰撞过程中，相对论和电子关联效应起着重要的作用，尤其对复杂原子参与的碰撞过程，相对论效应和电子关联效应对散射截面和碰撞参数有着明显的影响，这对于理论上获得精确数据带来了挑战。非相对论的科恩变分法已经被证明是对低能碰撞过程做精确计算的重要工具，但目前尚未有相对论的科恩变分法应用于电子正电子与原子分子碰撞问题。我们拟使用科恩变分法和组态相互作用波函数相结合来对Dirac方程做变分计算，发展相对论的科恩变分法来处理低能范围正电子与原子碰撞问题，以期获得更为精确的低能正电子原子碰撞的散射截面和各种碰撞参数。在本项目中，我们将首先使用这种方法来处理电子偶素形成阈值以下的正电子与氢原子，镁原子，铜原子和稀有气体原子碰撞问题。

在低能范围的正电子原子碰撞过程中，极化效应导致的电子关联对整个碰撞过程有着非常明显的影响，正确的考虑极化效应是获得精确的散射截面等碰撞参数的必要途径。同时相对论效应对一些重要的碰撞过程的碰撞参数的精确度也有着重要的影响。我们这次研究课题的主要内容是在此前的非相对论的变分法和原子结构计算方法的基础上，结合现有的考虑了极化效应的原子结构计算的 CI 方法和 Kohn 变分方法，通过对 Dirac 方程做变分计算，建立一个能够恰当的考虑极化效应和相对论效应的处理低能正电子原子碰撞过程的相对论的 CI+Kohn 变分法，并应用该方法来获取更为精确的低能正电子原子碰撞过程的散射数据。.目前我们基本完成了预计的研究目标。我们在现有的原子结构计算的 CI 方法和 Kohn 变分计算方法的基础上，按照预期建立了一个相对论的 CI+Kohn 变分法，并通过研究正电子与氢原子碰撞过程对理论方法进行了检验，获得了与当前精确的变分计算相吻合的理论结果。在此基础上我们进一步研究了正电子与氦原子碰撞问题，相关结果正在整理中。在本课题的研究过程中，我们进一步改善了我们对极化效应的描述，发展了原有的理论方法，对原子极化率，tune-out波长，原子间长程相互作用，正负电子碰撞湮灭过程等当前原子分子物理领域的研究热点进行了探索和研究，得到了一系列重要的理论数据，相关结果已分别被Physical Review A, Atomic and Nuclear Data Table, Chinese Physics B, Chinese Physics Letters 等国际权威学术期刊收录。