氫分子離子精密譜理論與計算

《氫分子離子精密譜理論與計算》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由史庭雲擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：氫分子離子精密譜理論與計算
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：史庭雲
• 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院

項目摘要

氫分子離子是最簡單的三體束縛分子體系，其振轉躍遷頻率與電子質子質量比有著內稟聯繫且理論上可以高精度計算，是進一步提高基本物理常數-電子質子質量比精度的新候選體系；本項目以高精度非相對論波函式為出發點，系統計算氫分子離子的相對論和量子電動力學修正，在提供已有理論結果獨立檢驗的同時，致力於尚未精確確定的高階相對論和高階輻射修正；項目目標是使低能振轉躍遷頻率的理論相對精度達到10的負11到負12，較目前最精確理論結果提高一個量級；該項目對深化人們對氫分子離子振轉譜的認識、束縛態量子電動力學理論檢驗、以及基本物理常數的確定有著重要意義。

結題摘要

本基金項目致力於氫分子離子低振轉能譜的精密計算，目標是使低能振轉躍遷頻率的理論相對精度達到10的負11到10的負12次方，為電子質子質量比的確定提供精確的理論輸入值。實施項目期間：開發了關聯Hylleraas基矢求解一般三體庫侖體系的計算程式包，在較小基組下獲得了滿足要求的高精度非相對論能譜與波函式，系統計算了氫分子離子（HD+、DT+、HT+）低振轉能態間的偶極振子強度譜；實現了低振轉能態相對論和QED修正領頭項的高精度計算，使得α2-α3 階修正相對精度達到10的負12次方，較以前精度提高了兩個量級；在外場近似下，得到了相對精度分別為10的負11 和10的負10次方的α4與α5階相對論與QED修正，給出了10位有效數字的振轉躍遷頻率理論預言，我們的結果驗證了Korobov 2008年結果的可靠性，也與已有的實驗結果完全符合；發展了基於B-樣條基組的高效、數值計算穩定的原子精密譜計算方法，為奇異運算元期待值的計算提供了新的方案。項目整體完成良好，達到了預期目標。