Search for a novel diatomic molecule consisting of a hydrogen atom and an excited muonic hydrogen atom

寻找由氢原子和受激μ子氢原子组成的新型双原子分子

• 批准号: 22K13980
• 负责人: 山下 琢磨
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K13980/
• 关键词: ミュオン; 共鳴状態; オージェ遷移; 少数多体系; エキゾチックアトム; 原子分子理論

電子の207倍の質量をもつ素粒子「ミュオン」は、水素標的中に入射すると、水素原子の中の電子と入れ替わり、高い励起状態のミュオン水素原子を形成する。ミュオン水素原子は脱励起してやがて基底状態に至るが、近年の実験結果から、脱励起の過程で『電子を纏ったミュオン分子共鳴状態』が形成している可能性が指摘されている。これは、大きな内部エネルギーを持ったクーロン多体擬似核を内包する新しい原子系で、高精度計算によって基礎方程式を解くことによって初めて解明できる量子状態である。さらに、これらの量子状態の存在はこれまでのミュオン原子カスケード過程の理解を書き換える可能性がある。本研究では、これまで検討されてこなかった「二原子分子描像」という切り口で、ミュオン分子と電子の四粒子系を精密計算し、衝突しきい値近傍に存在するこの量子系のエネルギー・寿命、安定性を明らかにする。本年度は、二原子分子描像を取り込んだ大規模計算のためのコード開発を進めるとともに、擬似核描像に基づいたオージェ遷移確率を計算し、共鳴幅を算出した。後者の計算では、ミュオン重水素分子の共鳴状態波動関数を複素ガウス基底関数により精密に記述し、量子状態間の双極子モーメントの行列要素を計算して求めた。従来の計算では核間距離の期待値の変化から推算されていたが、三粒子系の波動関数をあらわに用いることで近似の精度を向上した。今後二原子分子描像を取り込んだ大規模計算を行い、新しい描像が共鳴幅に与える影響を定量的に議論する。

MUON是一种质量，其质量是电子的207倍，被入射在氢靶标中，并被氢原子中的电子代替，形成高兴奋的muon氢原子。 MUON氢原子最终达到了基础状态，但是在最近的实验结果中，有人指出，在摄入过程中，可以形成“电子中的MUON分子共振”。这是一个新的原子系统，其中包含一个具有较大内部能量的库隆多边形核，并且是第一个量子状态，只能通过高精确计算来求解基本方程。此外，到目前为止，这些量子状态可能会重写对MUON原子级联进程的理解。在这项研究中，在“ futabara -to -jinmo - 分子图”的切割中，到目前为止尚未考虑到恒星分子和电子的四个颗粒的准确计算，以及在碰撞附近存在的量子能量和生命价值。在这个财政年度，促进了包含双边分子图的大规模计算的代码开发，并计算了伪核图下的年龄的可能性，并计算了共振宽度。在后一个计算中，若子重氢分子的共振由复杂的高斯函数精确描述，并计算了量子状态之间双极力矩的基质元素。在常规计算中，是根据跨距离的预期值的变化来估计的，但是通过使用基于三粒子的波函数来揭示近似的准确性。将来，将进行一个包含两个原子图的大规模计算，并定量讨论新图形对共振的影响。

项目成果

Four-body variational calculation of a hydrogen-like atom involving an excited muonic molecule

涉及激发μ子分子的类氢原子的四体变分计算

• DOI: 10.1088/1742-6596/2207/1/012035
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series
• 作者: Yamashita Takuma;Niiyama Motoaki;Yasuda Kazuhiro;Kino Yasushi
• 通讯作者: Kino Yasushi

Four-body calculation of muonic molecular resonances in an electron cloud

电子云中μ子分子共振的四体计算

• 发表时间: 2022
• 作者: Takuma Yamashita;Kazuhiro Yasuda;Yasushi Kino
• 通讯作者: Yasushi Kino

Near-threshold behavior of positronium-antihydrogen scattering cross sections

正电子素-反氢散射截面的近阈值行为

• DOI: 10.1103/physreva.105.052812
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review A
• 影响因子: 2.9
• 作者: Yamashita Takuma;Kino Yasushi;Hiyama Emiko;Jonsell Svante;Froelich Piotr
• 通讯作者: Froelich Piotr

Four-body calculation of positronium-antihydrogen scattering near antihydrogen positive ion production threshold

反氢正离子产生阈值附近正电子-反氢散射的四体计算

• 发表时间: 2023
• 作者: T. Yamashita;Y. Kino;E. Hiyama;S. Jonsell;P. Froelich
• 通讯作者: P. Froelich

Non-adiabatic three-body calculation of X-ray spectrum from muonic hydrogen molecular ions

μ子氢分子离子X射线谱的非绝热三体计算

• 发表时间: 2022
• 作者: YAMASHITA;Takuma;YASUDA;Kazuhiro;OKUTSU;Kenichi;KINO;Yasushi
• 通讯作者: Yasushi