原子光电离过程的相对论理论研究

As one of the most fundamental processes in atomic (ionic) physics, atomic photoionization is very important and ubiquitous physical process in certain regions such as astrophysics, plasma physics, environmental science and so on. It has been estimated that more than 99% of visible matter in the universe exists in plasma form and much of the information about the universe is carried by photons, then the ionic photoionization is indispensable in modeling of plasma matter, and the photoionization cross sections are needed for the determination of plasma opacities and plasma diagnostics. Since atomic photoionization shows the importance of electron correlation, and the cross sections are very sensitive to related electronic wave function, the study of atomic photoionization process can not only test the validity of related theory under extreme conditions, but also be an important theoretical method to study atomic structure..Based on the relativistic multi-configuration Dirac-Fock (MCDF) method and the corresponding program package GRASP of atomic structure and properties, the present project will study atomic photoionization process, investigate the influence of electron correlation and relativistic effects on atomic photoionization process systematically, and finally we hope that our theoretical results can provide necessary theoretical support for the relevant practical application and experimental study in certain regions.

作为原子物理最基本的过程之一，原子的光电离是天体物理、等离子体物理和环境科学等领域中重要而且普遍存在的物理过程。天文观察资料表明，宇宙物质中99%以上均处于等离子体状态，而原子光电离方面的知识对等离子体的模型构建必不可少，其截面等相关参数对确定等离子体的不透明度及诊断非常重要。由于光电离显示了原子中电子关联的重要作用，其截面对电子波函数等非常敏感，通过原子光电离过程的研究不仅可以检验极端条件下相关理论的正确性，也是研究原子结构的重要方法。.本项目拟在全相对论多组态Dirac-Fock 方法和相应的研究原子结构和性质的程序包 GRASP以及新近发展的Relphoto08程序基础上，对原子光电离过程进行深入细致的研究，考察原子光电离过程电子关联及相对论效应等的影响，并期望我们的研究对相关领域的实际应用和实验研究提供必要的理论支持。

该项目在研究原子结构和性质的多组态Dirac-Fock理论方法和相应计算程序GRASP92的基础上，利用相关的电子关联模型，研究了不同原子体系的光电离过程及相应的光电子谱的精细结构，探讨了相对论效应、电子关联效应和轨道弛豫效应等的影响。以原子（离子）及实验室和天体等离子体环境中感兴趣的光子与原子（离子）的相互作用过程为例，详细研究了不同物理效应对光电离截面曲线、电离能以及光电子谱精细结构的影响，获得了大量高精度的光电离参数，加深了对原子光电离过程中复杂电子结构的认识，同时揭示了蕴含在这些微观原子过程中的基本规律。这些研究有助于人们进一步理解不同原子（离子）的结构及动力学过程的物理学机理，也为等离子体环境下物质的性质研究和状态诊断提供了必要的理论依据。