Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634699)
Контекстум
.

Аналитический метод решения многоэлектронного уравнения Дирака, основанный на многомерных спинорах (180,00 руб.)

0   0
Первый авторСадовой Александр Александрович
АвторыУльянов Антон Сергеевич, ФГУП "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики"
ИздательствоРоссийский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики
Страниц139
ID575118
АннотацияВ монографии изложен аналитический метод решения уравнения Дирака для систем с кулоновским взаимодействием. Возможности метода иллюстрируются на примере расчета свойств ионов трансурановых элементов.
Кому рекомендованоМонография будет полезна студентам старших курсов, магистрам, аспирантам, а также работникам физических и физико-технических специальностей.
ISBN978-5-9515-0217-9
УДК539.18+530.145
ББК22.193
Садовой, А. А. Аналитический метод решения многоэлектронного уравнения Дирака, основанный на многомерных спинорах : монография / А. С. Ульянов; ФГУП "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики"; А. А. Садовой .— Саров : Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, 2012 .— 139 с. : ил. — ISBN 978-5-9515-0217-9 .— URL: https://rucont.ru/efd/575118 (дата обращения: 25.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

ФГУП «Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики» А. А. Садовой, А. С. Ульянов АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РЕШЕНИЯ МНОГОЭЛЕКТРОННОГО УРАВНЕНИЯ ДИРАКА, ОСНОВАННЫЙ НА МНОГОМЕРНЫХ СПИНОРАХ Монография Саров 2012 УДК 539.18+530.145 ББК 22.193 С14 Садовой, А. <...> С14 Аналитический метод решения многоэлектронного уравнения Дирака, основанный на многомерных спинорах : монография / А. А. Садовой, А. С. Ульянов. <...> Возможности метода иллюстрируются на примере расчета свойств ионов трансурановых элементов. <...> Конкретные примеры приведены при расчете свойств гелие-, литие-, бериллиеи углеродоподобных ионов трансурановых элементов с Z = 92–101. <...> При решении уравнения Дирака используется техника вычисления матричных элементов операторов, входящих в уравнение Дирака, в 3А-мерном пространстве, что позволяет осуществить переход от многомерного уравнения Дирака к системе двух дифференциальных уравнений первого порядка, решение которых найдено аналитически. <...> Аналитический метод решения уравнения Дирака для систем с кулоновским взаимодействием, основанный на многоэлектронных спинорах . <...> Разложение волновой функции многоэлектронного иона по многомерным спинорам . <...> Решение уравнения Дирака для гелиеподобных ионов трансурановых элементов ……………………………… 37 3.1. <...> Электронная плотность гелиеподобных ионов тяжелых элементов . <...> Решение уравнения Дирака для литиеподобных ионов трансурановых элементов ……………………………… 71 4.1. <...> Электронная плотность литиеподобных ионов тяжелых элементов . <...> Волновая функция и энергия связи для 0+ состояния бериллиеподобных ионов с Z = 92–101 . <...> Электронная плотность бериллиеподобных ионов тяжелых элементов …………………………………… 113 5.4. <...> Волновая функция и энергия связи для 0+ состояния углеродоподобных ионов с Z = 92–101 . <...> В развитом методе, являющимся релятивистским обобщением метода многомерных угловых кулоновских функций [1], волновая функция многоэлектронного <...>
Аналитический_метод_решения_многоэлектронного_уравнения_Дирака,_основанный_на_многомерных_спинорах.pdf
Стр.1
ФГУП «Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики» А. А. Садовой, А. С. Ульянов АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РЕШЕНИЯ МНОГОЭЛЕКТРОННОГО УРАВНЕНИЯ ДИРАКА, ОСНОВАННЫЙ НА МНОГОМЕРНЫХ СПИНОРАХ Монография Саров 2012
Стр.2
УДК 539.18+530.145 ББК 22.193 С14 Садовой, А. А., Ульянов, А. С. С14 Аналитический метод решения многоэлектронного уравнения Дирака, основанный на многомерных спинорах : монография / А. А. Садовой, А. С. Ульянов. – Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2012. – 142 с., ил. ISBN 978-5-9515-0217-9 В монографии изложен аналитический метод решения уравнения Дирака для систем с кулоновским взаимодействием. Возможности метода иллюстрируются на примере расчета свойств ионов трансурановых элементов. В методе используются многомерные спиноры в (3А–1)-мерном пространстве для системы из А электронов. Техника построения этих многомерных спиноров подробно изложена. Конкретные примеры приведены при расчете свойств гелие-, литие-, бериллиеи углеродоподобных ионов трансурановых элементов с Z = 92–101. При решении уравнения Дирака используется техника вычисления матричных элементов операторов, входящих в уравнение Дирака, в 3А-мерном пространстве, что позволяет осуществить переход от многомерного уравнения Дирака к системе двух дифференциальных уравнений первого порядка, решение которых найдено аналитически. Полученные аналитические волновые функции могут использоваться для расчетов многих свойств ионов, которые не рассматриваются в данном издании. Монография будет полезна студентам старших курсов, магистрам, аспирантам, а также работникам физических и физикотехнических специальностей. УДК 539.18+530.145 ББК 22.193 ISBN 978-5-9515-0217-9 © ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2012
Стр.3
СОДЕРЖАНИЕ Предисловие ……………………………………………………… 5 Введение ...………………………………………………………… 6 Глава 1. Аналитический метод решения уравнения Дирака для систем с кулоновским взаимодействием, основанный на многоэлектронных спинорах ...……………… 7 1.1. Построение спиноров в 3А-мерном пространстве ..…… 7 1.2. Разложение волновой функции многоэлектронного иона по многомерным спинорам .…………………………… 8 1.3. Методы аналитического решения уравнения Дирака … 12 Глава 2. Некоторые свойства уравнения Дирака для систем с кулоновским взаимодействием ………………… 26 2.1. Среднее значение гамильтониана уравнения Дирака в методе МУКФ ……………………………………………… 27 2.2. Особенности решений уравнения Дирака для многоэлектронных систем ……………………………… 33 2.3. Осцилляционные свойства решения уравнения Дирака .…………………………………………… 35 Глава 3. Решение уравнения Дирака для гелиеподобных ионов трансурановых элементов ……………………………… 37 3.1. Уравнение Дирака в 6-мерном пространстве ..………… 37 3.2. Энергии и волновые функции гелиеподобных ионов с Z = 92–101 …………………………………………… 43 3.3. Электронная плотность гелиеподобных ионов тяжелых элементов ...………………………………………… 50 3.4. Моменты атомных радиусов …………………………… 61 Водородоподобные ионы ..……………………………… 61 Гелиеподобные ионы …………………………………… 62 3.5. Решение для гелиеподобных ионов в возбужденном состоянии 3S1 ……………………………… 65
Стр.4
4 Глава 4. Решение уравнения Дирака для литиеподобных ионов трансурановых элементов ……………………………… 71 4.1. Уравнение Дирака в 9-мерном пространстве .………… 71 4.2. Волновая функция и энергия связи для 1 2 + состояния литиеподобных ионов с Z = 92–101 ………………………… 85 4.3. Электронная плотность литиеподобных ионов тяжелых элементов ...………………………………………… 89 4.4. Моменты атомных радиусов …………………………… 95 Глава 5. Некоторые свойства 0+ состояния бериллиеподобных ионов трансурановых элементов ……………………………… 97 5.1. Уравнение Дирака в 12-мерном пространстве ………… 97 5.2. Волновая функция и энергия связи для 0+ состояния бериллиеподобных ионов с Z = 92–101 ..…………………… 109 5.3. Электронная плотность бериллиеподобных ионов тяжелых элементов …………………………………… 113 5.4. Моменты атомных радиусов …………………………… 116 Глава 6. Состояние 0+ углеродоподобных ионов трансурановых элементов ……………………………………… 118 6.1. Уравнение Дирака в 18-мерном пространстве ………… 118 6.2. Волновая функция и энергия связи для 0+ состояния углеродоподобных ионов с Z = 92–101 ..…………………… 127 6.3. Электронная плотность .………………………………… 130 6.4. Потенциалы ионизации .………………………………… 132 Список литературы ...…………………………………………… 136
Стр.5
134 Примечание. E 0 – энергия связи водородоподобного иона с электронной конфигурацией 11s ; 12 E 1 – энергия связи гелиеподобного иона с электронной конфигурацией 11 s s ; E 2 – энергия связи гелиеподобного иона с электронной конфигурацией 1 2s ; s s ; E 4 – энергия связи бериллиеподобного иона с электронной конфигурацией 22 12 E 3 – энергия связи литиеподобного иона с электронной конфигурацией 21 12 s s ; E 5 – энергия связи углеродоподобного иона с электронной конфигурацией 22 2 12 1/ 22 s sp . Таблица 29 Потенциалы ионизации ионов урана, рассчитанные различными методами (кэВ) Метод 10 1=− 20 2=− 33 2=− 44 3=− 55 4 МУКФ 33,214 130,170 [15] I EE I EE I EE I EE I EE 20,205 53,869 АТОМ [16] GRASP [14, 23] 34,08 32,09 132,07 127,16 30,33 130,39 =− 83,906 34,08 34,07 68,02 32,09 31,59 60,51 32,91 32,5 – Из таблицы видно, что полученные потенциалы ионизации хорошо согласуются с результатами других источников только для нижних оболочек. Для более высоких оболочек имеем существенное расхождение приведенных данных. Вопрос о причинах такой разницы потенциалов ионизации будет подробно исследован в дальнейшем.
Стр.135
135 Благодарности Авторы выражают благодарность В. П. Незнамову, Б. А. Надыкто и В. А. Жмайло за полезные обсуждения изложенных в монографии результатов.
Стр.136
136 Список литературы 1. Новые методы решения задачи многих тел в атомной, молекулярной и ядерной физике: сборник научных статей / Под ред. А. А. Садового. – Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2008. 2. Садовой А. А. Методы многомерных угловых функций в теоретической и прикладной физике. – Арзамас-16: ВНИИЭФ, 1994. 3. Sadovoy A. A. The Multidimensional angular coulomb function method in atomic and molecular physics // Few-Body Systems Suppl. 2000. Vol. 12. P. 66–70. 4. Grant I. P. // Proc. Royal Soc. 1962. Vol. 262. P. 555. 5. Ishikawa H. Relativistic Dirac-Fock and many-body perturbation calculations of He, He-like ions and Ar // Phys. Rev. A. 1990. Vol. 43, N 3. P. 1142–1150. 6. Lindroth E., Salomonson S. Relativistic calculation of the 23 S1-11S0 magnetic dipole transition rate and transition energy for heliumlike argon // Phys. Rev. A. 1990. Vol. 41, N 9. P. 4659–4669. 7. Садовой А. А. Критерий нулевой потенциальной энергии и точность асимптотик волновых функций многоэлектронных атомных систем // ВАНТ. Сер. Теор. и приклад. физика. 2002. Вып. 1–2. С. 44–47. 8. Бете Г., Солпитер Е. Квантовая механика атомов с одним или двумя электронами. – М.: Физматгиз, 1960. 9. Берестецкий В. В., Лифшиц Е. М., Питаевский А. П. Релятивистская квантовая теория. Ч. 1. – М.: Наука, 1968. 10. Градштейн И. С. и Рыжик И. М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. – М.: Физматгиз, 1963. 11. Бете Г. Квантовая механика. – М.: Физматгиз, 1965. 12. Kolakowska A., Talman J. D., Ashamar K. Minimax variational approach to the relativistic two-electron problem // Phys. Rev. A. 1996. Vol. 53, N 1. P. 168–177.
Стр.137
137 13. Садовой А. А., Ульянов А. С. Новый метод расчета свойств гелиеподобных ионов трансурановых элементов // ВАНТ. Сер. Теор. и приклад. физика. 2007. Вып. 2–3. С. 58–67. 14. Grant I. P., McKentzie B. J., Norrington P. H. et al. An atomic multiconfiguration Dirac-Fock package // Comp. Phys. Comm. 1980. Vol. 21. P. 207–231. 15. Desclaux J. P. Relativistic Dirac-Fock expectation values for atoms with Z = 1 to Z = 120 // Atomic Data and Nuclear Data Tables. 1973. Vol. 12, N 4. P. 311–406. 16. Philippov A. V., Povyshev V. M., Sadovoy A. A. et al. Electron-impact ionization cross sections of Ti, Kr, Sn, Ta, U atoms and their ions in the electron energy range from the threshold up to 200 keV. Part 2 // JINR Preprint E9-2002-5, 2002. 17. Левич В. Г., Вдовин Ю. А., Мямлин В. А. Курс теоретической физики. Т. II. – М.: Физматгиз, 1962. 18. Курант Р., Гильберт Д. Методы математической физики. Т. I. – М.: Гостехиздат, 1951. С. 382. 19. Надыкто Б. А. Полуэмпирическая модель расчета энергий состояний многоэлектронных атомов и ионов // УФН. 1993. Т. 163, № 9. С. 37–75. 20. Садовой А. А., Ульянов А. С. Электронная плотность высокоионизованных ионов трансурановых элементов // Сб. докладов VI научно-техн. конф. «Молодежь в науке». – Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2007. 21. Труды XV Нижегородской сессии молодых ученых. Естественно-научные дисциплины. – Н. Новгород: Гладкова О. В., 2010. 22. Brandau C., Kozhuharov C. et al. Precise determination of the 22 1/ 2 splitting in very heavy lithiumlike ions utilizing dielecs 1/ 2 − p tronic recombination // Phys. Rev. Let. 2003. Vol. 91, N 7. P. 073202-1– 073202-4. 23. Dyall K. G., Grant I. P., Johnson C. T. et al. GRASP: a general-purpose relativistic atomic structure program // Comp. Phys. Comm. 1989. Vol. 55. P. 425–456.
Стр.138
142 Научное издание Садовой Александр Александрович, Ульянов Антон Сергеевич Аналитический метод решения многоэлектронного уравнения Дирака, основанный на многомерных спинорах Монография Редактор, корректор Н. Ю. Зимакова Компьютерная подготовка оригинала-макета М. С. Мещерякова ________________________________________________ Подписано в печать 25.12.2012 Формат 60×84/16 Печать офсетная. Уч.-изд. л. 5,1 Усл. печ. л. 8 Тираж 100 экз. Зак. тип. 1914-2012 ________________________________________________ Отпечатано в ИПК ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» 607188, г. Саров Нижегородской обл., ул. Силкина, 23
Стр.139