中高能離子與分子非彈性碰撞過程理論研究

《中高能離子與分子非彈性碰撞過程理論研究》是依託北京套用物理與計算數學研究所，由劉玲擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：中高能離子與分子非彈性碰撞過程理論研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉玲
• 依託單位：北京套用物理與計算數學研究所

項目摘要

離子與分子的重粒子碰撞過程是一個非常複雜的多體、多中心問題。首先，它既涉及入射離子和多原子分子靶帶來的多體效應問題，也涉及入射離子中電子和靶中電子的多中心電子關聯問題。同時分子靶本身還具有振動、轉動等多自由度及多中心效應等方面的問題。其次，當入射離子是高剝離態原子時，靶上的電子以被俘獲到入射離子的高激發態為主，並在大量能級之間分布。這就涉及到高激發態的多體動力學效應及大量反應通道之間的相干耦合作用，這些都是重粒子碰撞理論研究的難點。本項目將針對上述難點問題，發展半經典的原子軌道強耦合理論方法和計算程式，研究中高能區離子與分子的非彈性碰撞過程及發射光譜，闡明分子靶的取向效應、多體多中心效應及高激發態多體動力學效應對碰撞截面和光譜的影響。本項目完成後得到的重粒子碰撞參數可以套用到天體物理以及實驗室托可馬克電漿中的光譜診斷和模擬的研究中，解決相關的物理問題。

結題摘要

離子與分子非彈性碰撞過程的理論研究是原子分子物理中的一個難點問題，因為它不僅涉及入射離子和靶分子之間的多體多中心問題、靶分子本身的多自由度問題，碰撞中還包含高激發態多體動力學效應。本項目聚焦上述難點問題，發展了的半經典原子軌道強耦合方法和計算程式，系統地研究了中高能區離子與分子/原子碰撞的電荷轉移、激發、電子損失以及電離等過程。通過本課題的研究，首先，我們清楚的闡明了碰撞過程中分子靶的取向效應、多體多中心效應、高激發態多體動力學效應對碰撞動力學過程的影響。研究發現在整個我們研究的能區內，分子靶的取向對碰撞截面的影響都很大（靶分子取向不同時截面有倍數差別）。當入射離子是高電荷態離子時，高激發態（包括贗連續態）多體動力學效應對碰撞動力學過程的影響很大，尤其是對電荷轉移或激發過程態選擇截面的精度影響很大。其次，針對實際套用中的需求問題，我們也計算了一些在天體物理、磁約束聚變和慣性約束聚變研究中急需的重粒子碰撞參數，為上述領域的研究提供了高精度的碰撞截面數據。最後，在本項目的資助下，我們已在國內外物理學核心期刊發表SCI收錄的學術論文17篇，ESCI收錄的論文2篇。