氦原子和类氦离子基态能量的变分计算及相对论修正

采用一个包含坐标伸缩系数的简单有效的变分波函数,同时考虑到核的运动,利用Mathematic a语言开发了一个用变分法计算三体问题的程序,对氦原子和类氦离子(H^-,He,Li ⁺,Be⁺⁺,B³⁺,C⁴⁺,N⁵⁺,O ⁶⁺)的非相对论基态能量和解析波 函数进行了变分计算.在此基础上,对非相对论哈密顿量进行相对论和辐射修正,并考虑到有 限核电荷半径的影响,得到了氦原子和类氦离子高精度的基态能量值. 关键词： 氦原子 类氦离子 变分法 基态能量 相对论修正     

氦原子及类氦离子基态的二参数变分法研究

提出了一种计算氦原子及类氦离子基态能量和波函数的二参数变分法,包括试探波函数的设计和基态能量表达式的推导,并用Mathematica 5.0软件的优化计算功能方便快捷地计算出基态能量,将计算结果与实验结果和部分所列文献的结果进行对比.结果表明,本文所得精度较高,变分参数个数较少.同时强调交换对称性和量子态的交缠在双电子原子体系问题中的重要性.     

研究类氦原子基态能量的参数微扰法

考虑了类氦原子中电子对核的屏蔽效应,建立了含有屏蔽效应参数的哈密顿算符,并应用微扰理论研究了类氦原子基态能量.通过参数微扰法计算的类氦原子一级近似基态能量与变分法得到的能量完全相同,比无参数微扰法计算的能量更加接近实验值.参数微扰法为研究多电子原子能级和原子能级精细结构提供了一种新的方法.     

氦原子基态能量的组态相互作用计算

将基态氦原子的波函数取作1s2和1s2s两个组态函数的叠加,利用组态相互作用方法解析计算了氦原子基态的非相对论能量.计算结果表明,考虑激发态1s2s与基态的相互作用,可以获得0.029 38Hartree的基态能量修正.本文的解析组态相互作用方法可作为量子力学教学的有益补充.     

参数微扰法计算氦原子基态能量

根据参数微扰法理论,选择有效核电荷数为z*=2-σ的两个类氢原子的ns态的波函数的组合,作为氦原子基态的1级至4级近似波函数.应用参数微扰法计算了氦原子基态4级近似能量.计算结果表明参数微扰法得到的氦原子基态4级近似能量与实验值的误差为ΔE=0.004922028e_s~2/a_0.     

四参数法计算氦原子基态能级研究

在求解氦原子径向Schr dinger方程时,设计了含有四参数的基态波函数,推导出含有四参数的氦原子基态能级表达式,分别采用Matlab 7.0最优化运算和Monte-Carlo法,计算了氦原子的基态能量,得到了相应的波函数.将计算结果与其它文献采用变分法所得计算值及实验值进行了比较,结果表明:这种方法不仅计算简便有效,准确性较高,而且所得氦原子基态空间波函数自动满足空间对称性的要求.     

超强激光与固体气体复合靶作用产生高能氦离子

激光氦离子源产生的MeV能量的氦离子因有望用于聚变反应堆材料辐照损伤的模拟研究而得到关注.目前激光驱动氦离子源的主要方案是采用相对论激光与氦气射流作用加速高能氦离子,但这种方案在实验上难以产生具有前向性和准单能性、数MeV能量、高产额的氦离子束,而这些氦离子束特性是材料辐照损伤研究中十分关注的.不同于上述激光氦离子产生方法,我们提出了一种利用超强激光与固体-气体复合靶作用产生氦离子的新方法.利用这种方法,在实验上,采用功率密度5×10~(18)W/cm~2的皮秒脉宽的激光脉冲与铜-氦气复合靶作用,产生了前向发射的2.7 MeV的准单能氦离子束,能量超过0.5 MeV的氦离子产额约为10~(13)/sr.二维粒子模拟显示,氦离子在靶背鞘场加速和类无碰撞冲击波加速两种加速机理共同作用下得到加速.同时粒子模拟还显示氦离子截止能量与超热电子温度成正比.     

氦原子基态能量的Hylleraas变分计算

本文给出了基于Hylleraas波函数变分计算氦原子基态非相对论能量的详细过程,得到了含参数的基态能量表达式,并编写了相应的Mathematica程序来完成变分,计算所得的基态能量的理论值和实验数据符合得很好,误差小于0.04‰.由于计算过程直观简单,在教学过程中亦可采用.     

Ti类氦Kα线在高温稠密等离子体中的漂移

采用离子球模型,通过自洽求解Dirac方程和Poisson方程,得到类氦Ti离子Kα线系的两条电偶极辐射光谱能量随不同等离子体环境的变化关系.同时分析了束缚电子交换能随等离子体环境的变化规律.结果表明：光谱能量漂移量随等离子体电子密度变化呈现出很好的线性关系.对此,拟合得到Ti类氦Kα线光谱能量漂移量随等离子体环境参数变化的公式,对探索高温高密度等离子体诊断方法具有一定意义. 关键词： 类氦离子 自洽场离子球模型 光谱漂移 等离子体诊断     

氦离子显微镜对钨中氦行为的实验研究

针对热核聚变面向等离子体钨材料中氦泡形成、演变以及机理研究的需求,克服目前常用离子注入、电子扫描显微镜和透射电子显微镜等离线研究手段存在的不足,提出氦离子显微镜对钨中氦的上述行为原位实时在线研究方法.借助氦离子显微镜的离子注入、显微成像和聚焦离子束纳米加工功能,它可以提供能量为0.5—35 ke V、束流密度可达10~(25) ions/(m~2·s)以上的氦离子束,在该设备上进行钨中氦的注入实验.同时在注入过程,实时在线监测钨中氦泡形成、演变过程以及钨材料表面形貌的变化,原位在线分析钨材料表面氦泡的大小、迁移合并以及其诱发的钨表面和近表面的微观损伤.实验结果表明:氦离子显微镜是研究钨中氦行为演变过程及其微观机理研究的新的研究手段和强有力的实验工具.     

动量表象中氦原子微扰论的计算

根据微扰论,在动量表象中讨论了三维和二维氦原子两电子体系基态能级一级修正的表达式.对于推广的两电子二体作用势,给出了基态能级一级修正的值.     

Four-Parameter Scheme for Ground Level of Helium Atom

In this paper, the ground state wave function of four parameters is developed and the expression of the ground state level is derived for the helium atom when the radial Schrödinger equation of the helium atom is solved. The ground energy is respectively computed by the optimized algorithms of Matlab 7.0 and the Monte Carlo methods. Furthermore, the ground state wave function is obtained. Compared with the experiment value and the value with the variation calculus in reference, the results of this paper show that in the four-parameter scheme, not only the calculations become more simplified and precise, but also the radial wave function of the helium atom meets the space symmetry automatically in ground state.     

Control of dissipation of energy via reservoirs of coherent states

Dynamic profiles of various chemical reactivity indices like chemical potential, chemical hardness, electrophilicity, susceptibility, etc., within a confined environment during the interaction of atoms with strong oscillating time dependent magnetic fields have been studied. In the present study hydrogen and helium atoms in ground state (n = 1), as well as in excited state (n = 20) are considered. Time-dependent Schrödinger equations are solved for the ground and excited states of hydrogen atom and the Rydberg state of the helium atom while a generalized nonlinear Schrödinger equation is solved for the ground state of the helium atom. Dirichlet type boundary condition has been used to implement confinement to the systems. With an increase in the degree of confinement the system gets harder and hence becomes more stable. Keeping the confinement radius fixed, systems get more stabilized in strong field compared to weak field.     

The positron-helium bound state

A variational calculation with a trial wave function including up to 17 parameters has been used to investigate the existence of a positron-helium bound state. The resulting binding energy was found to be greater than the helium binding energy, and thus it is believed that the positron does not get bound to a helium atom. The calculations provide also values of ground state helium energy and the corresponding wave functions.     

He和类He离子基态能量与波函数的变分计算

在研究Pekeris模型的基础上,提出了一种包含坐标张弛系数的试探波函数,同时利用Matlab(或者Mathematica)语言,开发了一个运用变分法对三体问题进行计算的软件程序.在此基础上对He原子和类He离子的基态能量和解析波函数进行了变分计算,得到了比较理想的结果.这表明,采用Matlab或Mathematica设计的软件,在处理变分法问题时,在运算功能、数据的可靠性和准确度方面都是很具潜力的.     

计算双电子原子基态能量的坐标张弛变分法

给出了一种计算双电子原子基态能量和波函数的坐标张弛的变分方法.同时,利用Matlab语言开发了一个软件程序,对He原子和类He离子的基态能量进行了变分计算.     

He原子非相对论基态能量的变分计算

本文指出了一种现象:当忽略原子核的运动时,He原子非相对论基态变分能量的计算值将会低于实验值.考虑对原子核运动的修正后,通过使用一个带松弛坐标参数k的变分波函数对He原子的非相对论基态能量进行了变分计算,得到比较满意的结果.此计算与变分原理一致.     

氦原子低激发态能量的变分计算

给出了一种用变分法计算氦原子低激发态（电子组态为1s2s,1s2p)能量的具体方法,计算过程中解决了激发态波函数与基态波函数的正交性,计算结果与实验值与相当接近。     

量子力学基态能量计算的改进蚁群优化算法

为进一步减少迭代次数和改善解的质量,对蚁群优化方法进行改进.在求解体系基态能上与传统的变分法相比有很大的优势.求解了氦原子基态能量,并应用于不同半径量子点中砷化镓类氢施主基态能量的计算.通过与变分法和遗传算法的比较,展示了算法的性能.