B样条基组方法计算氦原子兰姆位移

B样条基组方法计算氦原子兰姆位移样条基组方法计算氦原子兰姆位移氢、氦等少电子原子光谱的精确计算和精密测量在检验原子结构理论、确定基本物理常数、确定原子核基本性质上有重要的科学意义和应用价值。高精度的能级计算需要包含相对论效应、源于量子电动力学(QED)效应的兰姆位移以及原子核结构效应。兰姆位移的计算一直是物理学的基础和前沿的研究课题,其中制约精密光谱计算精度提高的一个重要物理量是QED修正领头项贝特对数项(Bethe-logarithm)的高精度计算。在贝特对数项的计算中,需要统一处理低能束缚态和高能连续态(能量跨度近20个量级),是计算原子物理...

样条基组方法计算氦原子兰姆位移氢、氦等少电子原子光谱的精确计算和精密测量在检验原子结构理论、确定基本物理常数、确定原子核基本性质上有重要的科学意义和应用价值。高精度的能级计算需要包含相对论效应、源于量子电动力学(QED)效应的兰姆位移以及原子核结构效应。兰姆位移的计算一直是物理学的基础和前沿的研究课题,其中制约精密光谱计算精度提高的一个重要物理量是QED修正领头项贝特对数项(Bethe-logarithm)的高精度计算。在贝特对数项的计算中,需要统一处理低能束缚态和高能连续态(能量跨度近20个量级),是计算原子物理学的极富挑战性的难题。传统的指数型和高斯型基组方法会遇到线性相关、数值计算不稳定的困难,因而寻找数值计算稳定、计算效率高的新的基组方法是一个有意义的课题。本文主要工作是发展基于B-样条基组的赝态变分法高精度计算氢与氦原子的贝特对数项,继而结合前人已有的结果给出氦原子低能态兰姆位移理论预言值。具体内容包括:(1)利用B-样条基组方法在长度、速度和加速度规范下计算了氢原子的贝特对数项,利用不同规范下计算结果符合程度评估方法的适用性和可靠性;(2)在(1)的基础上发展了基于B-样条函数的组态相互作用方法(CI),采用赝态变分法计算了氦原子S,P,D态的贝特对数项,得到了6-7位精度的理论计算结果,通过对能谱和贝特对数项计算精度的比较,证实传统的组态相互作用方法能够实现贝特对数项的高精度计算;(3)给出了氦原子部分P,D态的兰姆位移,并与实验进行了比较,理论与实验差异小于千分之一。本文结果对少体原子分子精密谱理论计算有方法学的意义,也为近三十年来在计算原子分子物理广泛应用的B样条基组方法的应用开辟了新的方向。

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