复杂原子体系精密原子结构和辐射特性及等离子体诊断应用的理论研究

This project includes both precision structure and transition properties calculations on complex ions and plasma diagnostics application. Both multiconfiguration Dirac-Fock method and relativistic many-body perturbation theory are employed in the study on atomic structures and transition properties of the ions with complex configurations. Large-scale and systematic calculations with high accuracy on atomic structure and radiative transition will be performed for the lowest-lying hundreds of levels. The present work significantly increases the amount of accurate data for complex ions, and the accuracy of the energy levels is high enough to enable the identification and interpretation of observed spectra, for which experimental values are largely scarce. Meanwhile, the results should be of great help for modeling and diagnosing astrophysical and fusion plasmas.

本项目以在天体等离子体或实验室等离子体中有重要应用价值的10种元素为研究对象，开展复杂原子(离子)体系高精度原子结构和辐射跃迁过程及等离子体诊断的理论研究。采用多组态 Dirac-Fock 方法和相对论多体微扰理论，聚焦于这10种元素中具有复杂电子组态结构的离子体系，发展电子关联效应、相对论效应、量子电动力学、核效应、外场效应的理论方法和技术手段，开展能同时给出这些复杂离子的数百个能态的高精度能级结构和辐射特性的大规模、系统性的理论计算和研究。本项目将极大的增加这10种元素复杂离子体系的光谱数据，这些数据有足够高的精度用于天体和实验室等离子体的谱线识别。在上述基础上，我们也将利用高精度光谱参数数据库，进行天体和实验室等离子体的模拟和诊断，对等离子体中电子密度和温度、磁场等信息进行准确预测，确定等离子体环境信息。

本项目开展了复杂原子(离子)体系高精度原子结构和辐射跃迁过程及等离子体诊断的理论研究。聚焦于天体物理中高丰度元素复杂电子组态结构的离子体系，我们选取了多组态Driac-Fock理论、相对论多体微扰理论开展能级结构和辐射速率的研究，深入研究了相对论效应、电子关联效应对离子能级结构和动力学过程的影响，分析了各种理论近似方法的差异及适用范围 。开展了能同时给出这些复杂离子的数百个能态的高精度能级结构和辐射特性的大规模、所得结果与已有实验和理论进行了对比。本项目极大的增加这些元素复杂离子体系的光谱数据，这些数据有足够高的精度用于天体和实验室等离子体的谱线识别。在上述基础上，我们利用高精度光谱参数数据库，进行天体和实验室等离子体的模拟和诊断，对等离子体中电子密度和温度 、磁场等信息进行准确预测，确定等离子体环境信息。以第一(通讯)作者在世界著名物理学顶级学术期刊Astrophysical Journal Supplement Series发表5篇论文, 在其他国际高水平期刊Astrophysical Journal和Atomic Data and Nuclear Data Tables等上发表多篇文章。参加国内学术会议3次，已毕业研究生2人。