Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» В.И. Матвеев, Д.Н. Макаров НЕПЕРТУРБАТИВНЫЕ МЕТОДЫ В ТЕОРИИ СТОЛКНОВЕНИЙ БЫСТРЫХ ТЯЖЕЛЫХ ИОНОВ С АТОМАМИ И МОЛЕКУЛАМИ Монография Архангельск ИПЦ САФУ 2012 УДК 539.1 ББК 22.386 мзз Рецензенты: доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Лаборатории физики высоких энергий Объединенного института ядерных исследований А.С. Артемов; доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой радиофизики и электроники Сыктывкарского государственного университета Л.Н. Котов; доктор физико-математических наук, профессор, профессор Туринского политехнического университета в г. Ташкенте Д.У. <...> Матрасулов Матвеев, В.И. МЗЗ Непертурбативные методы в теории столкновений быстрых тяжелых ионов с атомами и молекулами: монография / В.И. Матвеев, Д.Н. Макаров; Сев. <...> ISBN 978-5-261-00742-5 В монографии излагаются физические принципы и непертурбативные методы теории столкновений быстрых и релятивистских тяжелых многозарядных ионов в области неприменимости теории возмущений. <...> Таким образом, столкновительные эксперименты с участием релятивистских и ультрарелятивистских многозарядных ионов представляют собой, по сути дела, пока единственную возможность исследования поведения вещества в сверхсильных электромагнитных полях. <...> Сечения неупругих процессов в столкновениях такого типа довольно велики и поэтому такие исследования интересны и в прикладном плане. <...> Значительный прогресс в технике эксперимента, достигнутый в последнее время в области исследований столкновений релятивистских и ультрарелятивистских тяжелых ионов с атомами, молекулами и ядрами, связан с использованием ускорителей тяжелых ионов в ряде научных центров Германии, Швейцарии, Японии и США. <...> Появилась <...>
Непертурбативные_методы_в_теории_столкновения_быстрых_тяжёлых_ионов_с_атомами_и_молекулами.pdf
УДК 539.1
ББК 22.386
мзз
Рецензенты:
доктор физико-математических наук, ведущий научный
сотрудник Лаборатории физики высоких энергий Объединенного
института ядерных исследований А.С. Артемов;
доктор физико-математических наук, профессор, заведующий
кафедрой радиофизики и электроники Сыктывкарского
государственного университета Л.Н. Котов;
доктор физико-математических наук, профессор, профессор
Туринского политехнического университета
в г. Ташкенте Д.У. Матрасулов
Матвеев, В.И.
МЗЗ
Непертурбативные методы в теории столкновений быстрых тяжелых
ионов с атомами и молекулами: монография / В.И. Матвеев,
Д.Н. Макаров; Сев. (Арктич.) федер. ун-т. - Архангельск: ИПЦ
САФУ, 2012.- 153 с.
ISBN 978-5-261-00742-5
В монографии излагаются физические принципы и непертурбативные
методы теории столкновений быстрых и релятивистских тяжелых
многозарядных ионов в области неприменимости теории возмущений.
Рассматриваются процессы потерь энергии, возбуждения и ионизации
как снарядов, так и мишеней. Особое внимание уделяется так называемым
качественным методам получения оценок, характерных для рассматриваемых
эффектов величин. Тем самым восполняется значительный
пробел в научной и учебной литературе, посвященной этой интенсивно
развивающейся области. Книга написана в физически прозрачной
манере и рассчитана на широкий круг читателей, прежде всего
экспериментаторов и молодых ученых, работающих в этой области.
Часть более сложного материала по процессам потерь энергии может
быть интересна физикам-теоретикам.
УДК 539.1
ББК 22.386
ISBN 978-5-261-00742-5
© Матвеев В.И., Макаров Д.Н., 2012
© Северный (Арктический) федеральный
университет им. М.В. Ломоносова, 2012
Стр.2
Введение
Оглавление
.../
Глава 1. Высокоэнергетические приближения
1.1. Приближения эйконала и его модификации
1.1.1. Нерелятивистское потенциальное рассеяние
1. 1.2. Предельные случаи
1.1.3. Релятивистское потейциальное рассеяние
1.1.4. Столкновения с нерелятивистской системой частиц ..
1.1.5. Столкновение с релятивистской системой
1.2. Приближение внезапных возмущений
1.2.1. Общее рассмотрение
1.2.2. Применение к кулоновскому полю
1.3. Борновское приближение и асимптотика Бете в методе
параметра удара
1.3.1. Метод параметра удара
1.3.2. Импульсное представление
1.3.3. Дипольное приближение
Глава 2. Сечения неупругих процессов
2.1. Наглядное представление столкновения иона большого
заряда с атомом
2.2. Метод сшивки
Г
2.3. Столкновения с водородоподобными атомами
2.4 Возбуждение и ионизация гелиеподобного атома
2.4.1. Однократная ионизация
2.4.2. Двойная ионизация
2.4.3. Возбуждение автоионизационных состояний
2.4.4. Полные неупругие сечения
2.5. Сечения неупругих процессов при столкновениях релятивистских
структурных тяжёлых ионов с атомами
Глава 3. Потеря электронов тяжелыми структурными
ионами
3.1. Одноэлектронная обдирка снаряда при произвольной
судьбе мишени
3.2. Столкновение многоэлектронных систем
3.3. Обдирка водородоподобного -снаряда на многоэлектронном
атоме
•
3.4 Многократная потеря электронов
3
6
6
6
8
9
10
13
16
16
19
21
22
23
25
30
31
37
41
46
49
50
52
55
58
66
67
71
76
78
Стр.152
Глава 4. К теории потерь энергии быстрыми заряженными
частицами
4.1. Поправка Блоха
4.2. Погрешности при вычислении поправки Блоха на свободных
электронах
4.3. Потери энергии при столкновениях с атомами в приближении
эйконала
4.4. Обобщение на сложные атомы
4.5. Результаты расчетов
4.6. Непертурбативная оболочечная поправка
4.7. Непертурбативная оболочечная поправка для водородоподобных
атомов
4.8. Непертурбативная оболочечная поправка для сложных
атомов
4.9. Поправка Баркаса
Выводы
Глава 5. Флуктуации потерь энергии быстрыми заряженными
частицами
5.1. Непертурбативное описание страгглинга и поправка к
формуле Фано
5.2. Расчеты и оценки для простейшей мишени
5.3. Непертурбативная формула для расчёта энергетического
страгглинга на сложных атомах
Приложение. Система атомных единиц
Список литературы
85
88
94
97
103
108
112
113
116
120
125
126
129
135
141
145
146
Стр.153