原子(离子)的精细与超精细结构的理论研究

原子(离子)的精细与超精细结构的理论研究

论文摘要

随着现代可调激光、快离子束、离子阱等技术的发展,人们已经可以获得高分辨率的原子光谱,这使得实验和理论可以做有意义的比较。而理论上由于计算机性能的提高和原子结构理论的发展,计算精度也已经有了很大的提高。这使得人们可以研究更精细和更复杂的原子(离子)的结构、性质和相关规律,更进一步的检验和发展原子结构理论。本论文介绍了多组态Hartree-(Dirac-)Fock理论方法,并利用此方法研究了一些原子(离子)体系的能级结构、跃迁几率和超精细结构,分析了这些原子(离子)体系中比较强的电子关联效应和重元素中强的相对论效应。主要工作分为两部分,1)研究了Hs(Z=108)和Uub(Z=112)原子的能级结构及激发态、离子态性质,2)研究了高离化态类铍离子的超精细结构。在超重元素原子结构的研究中,通过细致考虑电子关联效应和Breit相互作用,计算了Hs(Z=108)和Uub(Z=112)原子的激发态结构、共振吸收振子强度及其一价和二价离子的基态等相关性质。在对Uub的研究中,我们还与同族的Hg元素作了比较,进一步分析了相对论效应和电子关联效应对元素的价轨道性质、激发态结构及一价和二价离子的基态的影响。为了能够对实验直接测量超重元素能级结构提供帮助,我们还预言了Hs和Uub元素的几个可能被实验观测到的共振态的能级位置和吸收振子强度。在超精细结构的研究中,我们系统地计算了Z=20-83范围内24个类铍离子的ls22s2p3P0.1态的超精细结构,得到了与其它理论和实验符合很好的结果,并分析了不同电子关联模型和Breit相互作用对超精细结构的影响。希望这些结果能够对准确测量类铍离子ls22s2p3P0态的寿命提供帮助。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第一章 引言
  • 第二章 多组态Hartree-(Dirac-)Fock方法
  • 2.1 原子体系的哈密顿量
  • 2.2 变分法
  • 2.3 Hartree-Fock近似
  • 2.4 Hartree-Fock方程
  • 2.5 电子关联效应——多组态Hartree-Fock方法
  • 2.5.1 电子关联效应
  • 2.5.2 多组态Hartree-Fock方法
  • 2.5.3 多组态Hartree-Fock方法与其它方法的比较
  • 2.6 相对论效应
  • 2.6.1 类氢体系的相对论效应
  • 2.6.2 相对论形式的电子与电子的相互作用
  • 2.6.3 多组态Dirac-Fock方法
  • 2.7 原子核对原子结构的影响
  • 2.7.1 原子核的体积效应对原子结构的影响
  • 2.7.2 超精细相互作用
  • 第三章 复杂原子跃迁几率的计算
  • 3.1 辐射跃迁几率
  • 3.2 冻结核近似
  • 3.3 弛豫效应
  • 第四章 超重元素的原子结构及性质
  • 4.1 Uub和Hg元素的原子结构和激发态性质
  • 4.1.1 价电子轨道的性质
  • 4.1.2 离子态的性质
  • 4.1.3 激发态的能级结构
  • 4.1.4 共振吸收振子强度
  • 4.2 Hs原子的共振能、吸收振子强度和离化势
  • 4.3 小结
  • 22s2p3P1.0能级的超精细结构常数的影响'>第五章 电子关联对类铍离子1s22s2p3P1.0能级的超精细结构常数的影响
  • 5.1 电子关联效应和Breit相互作用对组态混合系数和精细结构能级的影响
  • 5.2 电子关联效应和Breit相互作用对超精细结构常数的影响
  • 5.3 小结
  • 第六章 总结与展望
  • 参考文献
  • 附录 硕士期间的研究工作
  • 致谢
  • 相关论文文献

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