重离子与原子分子碰撞中的多电子转移动力学

多粒子关联体系对时间相关扰动的响应是物理学中最重要的课题之一，多体系统从初束缚态到末连续态跃迁的严格动力学解依然面临严重挑战。本项目基于反应显微成像谱仪技术将实验研究电子－电子关联在涉及两个活跃电子的碰撞中的作用，探索转移电离反应机制、靶电子双电离动力学，研究电子与高电荷态离子的（e,2e）过程和电子转移相伴的分子离子解离和库仑爆炸动力学，测量碰撞参数和分子轴空间取向相关的信息，研究在不同过程和不同碰撞时间尺度上关联性的表现；从理论上，重点解决各种模型中如何处理电子关联的问题。对分子轨道强耦合方法，采用多参考组态相互作用方法计算涉及高激发态的分子结构和耦合矩阵元，通过扩展到双激发态考虑双电荷转移过程对转移电离的贡献；对原子轨道强耦合和连续扭曲波方法，将从三体方法模拟多体问题扩展到四体系统。对经典轨道蒙特卡罗方法，将采用经典和量子对应的方法处理电子-电子关联效应，从而建立清晰的碰撞物理图像。

多重微分截面是揭示离子与原子分子碰撞动力学重要物理量，本项目从实验和理论方面阐明了涉及两个和三个激活电子的碰撞动力学机制。基于反应显微成像谱仪，实验确定了粒子与原子分子碰撞中量子态相关的态选择截面、电子出射微分截面和多重角微分截面，研究了碰撞动力学机制以及碰撞中的相干量子态。.对离子与原子碰撞转移电离过程研究表明，鞍点电离机制对电子产额没有贡献；在中性化离子出射反应通道，不存在cusp电子；在ECC电子发射过程，先转移后电离占主导地位；转移电离过程中的反应机制受到炮弹离子的速度、电荷态及靶的结构等因素的强烈影响。采用逆运动学原理，用移动的“狭缝”（H2+）与He原子碰撞，通过记录电子、解离分子碎片和氦原子碎片的动量分布，实现了杨氏双缝干涉现象的完全测量，“双缝”的量子态跃迁会直接导致相应的干涉条纹变化。实验结果支持玻尔对于爱因斯坦理想双缝实验的解释，此项合作研究成果被Physics Review Letters推荐为亮点文章发表；利用动量成像技术，首次实现了振动分辨的电子碰撞电离三重微分截面的实验测量，并获得了H2分子振动分辨的电子动量分布。通过振动态的选择实现了分子核间距的选择，观测到了不同核间距下的分子杨氏干涉效应，结果发表在Physics Review Letters。.研究了H2+离子和中性氢原子与He原子碰撞中的互电离过程，利用类（e，2e）的方法研究了电子与核的相互作用及炮弹电子和靶电子相互作用在碰撞中的作用。.利用动量谱仪技术，证明了在中低能电子入射原子和小分子靶的(e, 2e)反应中，普遍存在包含了入射炮弹与靶核之间的大角度弹性散射过程的两步碰撞作用机制，且该机制的存在与靶分子结构没有明显的依赖关系；通过对Ar2团簇靶碎裂的研究，鉴别了辐射电荷转移、直接库仑爆炸、原子间库仑退激和电子转移辅助退激等不同碎裂机制，证实了环境效应对动力学的影响。.理论方面，发展了全量子分子轨道强耦合方法（QMOCC）、原子轨道强耦合方法（AOCC）、经典轨道蒙特卡罗方法（CTMC）、含时密度泛函理论和含时薛定谔方程的理论及程序，可以处理多电子及复杂分子体系，针对不同碰撞体系研究了多体关联效应对电荷转移激发过程的影响，获得不同反应阶段的碰撞动力学信息。.项目实施共发表SCI论文48篇，培养硕士研究生5人，博士研究生9人、出站博士后2人；举办国际会议5次。

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