重粒子碰撞过程中的电子关联效应

电子关联问题是原子分子物理研究的永恒主题。重粒子碰撞过程是一个多体、多中心问题。它既涉及入射粒子和靶各自的单中心电子关联问题，也涉及入射粒子中电子与靶中电子的双中心电子关联问题，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。本项目将扩展全量子的分子轨道强耦合方法计算电子俘获到高激发态的电荷转移过程，研究低能区碰撞过程中，电子关联效应对态选择的碰撞激发截面、电荷转移截面和电荷转移发射光谱的影响；发展多体经典轨道蒙特卡罗方法，采用量子-经典对应方法处理电子-电子相互作用，研究中能区碰撞中，电子关联效应对电荷转移、碰撞激发和碰撞电离过程的影响。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。

电子关联问题是原子分子物理研究的永恒主题。重粒子碰撞过程是一个多体、多中心问题。它既涉及入射粒子和靶各自的单中心电子关联问题，也涉及入射粒子中电子与靶中电子的双中心电子关联问题，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。在本项目中，我们发展全量子的分子轨道强耦合方法研究低能碰撞电荷转移过程中的电子关联效应，以及电子关联效应对电荷转移发射谱的影响。另外，我们发展了经典轨道蒙特卡罗方法，研究中高能重粒子碰撞电荷转移、激发和电离等过程中的电子关联效应。在过去三年的工作中，我们主要完成了以下几方面工作：.（1）完成了MRDCI程序的修改和并行化，并对计算程序进行了校验，得到了复杂多电子分子离子的高激发态势能面和耦合矩阵元，势能曲线的计算精度得到了较大提高。计算了几个碰撞体系的势能面和耦合矩阵元，结合全量子的多通道强耦合方法，得到了几个碰撞体系的电荷转移截面和速率系数；发现了电子关联效应对单双电荷转移过程的重要影响。（2）计算了热能区碰撞和辐射电荷转移过程的截面和速率系数；发现等离子体环境的屏蔽效应对重粒子碰撞截面有很大影响，并在低能区电荷转移截面出现了共振结构，这些结构的产生源于势形共振、Glory散射、Regge共振等几种物理机制。（3）利用全量子分子轨道强耦合方法研究质子与激发态原子碰撞电荷转移过程，发现初态靶的电子密度方向分布对电荷转移截面有很大影响。（4）利用原子轨道强耦合方法计算了O8+离子与氢分子、氦原子的电荷转移发射光谱。模拟得到的光谱与日本东京都立大学的实验结果非常一致，表明电子关联效应对高电荷态离子同原子分子的碰撞电荷转移过程影响较小。（5）研究了量子-经典对应关系，特别是研究了经典情况下如何处理电子-电子关联问题。发展了经典轨道蒙特卡罗方法，并研究了强磁场中的态选择电荷转移过程，发现了磁场的方向对态选择截面有很大影响。.本项目得到的重粒子碰撞原子参数，可以应用到天体物理中EUV和软X射线光谱的模拟，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。