《非波恩-奧本海默近似下氫分子振動-轉動能級的精密計算》是依託河南師範大學，由王黎明擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：非波恩-奧本海默近似下氫分子振動-轉動能級的精密計算
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王黎明
- 依託單位：河南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前，實驗上對氫分子及其同位素的電離能、解離能和基本振動頻率的測量已經接近0.0001/cm的精度。理論計算上為了達到這樣的精度，必須把非絕熱效應、相對論效應和QED效應考慮進來。我們打算在非絕熱近似下用Hylleraas基函式直接變分求解氫分子的薛丁格方程，得到其振動-轉動能級的非相對論能量和波函式，然後計算相對論修正和QED修正以及反衝效應對相對論修正和QED修正的影響。基本的計算方法是Raleigh-Ritz變分法和薛丁格微擾論，通過開發高精度、高效率的並行程式完成數值計算。
結題摘要
氫分子作為最簡單的中性分子體系，近年來無論是在精密實驗測量方面還是在精密理論計算方面都有重大的進展，它為驗證量子化學理論、確定電子-質子質量比、探測原子核之間是否存在假設的“長程作用力”提供了一個理想的物理平台。在此背景下，本項目以高精度計算氫分子的振動-轉動能級為目標，通過結合瑞利-里茲變分法和Hylleraas坐標來求解氫分子的薛丁格方程，得到非相對論的本徵能量和本徵波函式之後，再用薛丁格定態微擾論來計算相對論修正和QED修正，以得到高精度的物理能級，並與實驗值比較。對於基態，我們得到的非相對論能量有10位精確數字E(0)= -1.164 025 030 4(5) a.u.，這一結果在目前國際上已發表的相應結果中，精度排名第三，比排名第一的結果在精度要差二到三個量級。對於第一振動激發態，本徵能量有8位精確數字。對於基態能級的相對論修正，我們計算了相對論質量效應、Darwin項、軌道-軌道項以及自旋-自旋項引起的微擾修正。這些修正是目前計算的最精確的量。與非相對論能量以及高階修正值相結合（高階修正值來自參考文獻，我們還沒有計算這些修正），我們給出的氫分子基態電離能是目前唯一能和實驗值完全相符的理論結果，這對氫分子精密譜來說是一個重要的貢獻。我們還對鋰原子裡德堡態（4P-10P態）的薛丁格方程進行了求解，通過在變分基函式中加入“零級近似波函式”這一手段，我們能夠把這些態的非相對論能量計算到具有12-13位精確數字，這些結果為對鋰原子的里德堡態做進一步的精細研究打下了良好的基礎。
