Введение к работе
Настоящая работа посвящена физике взаимодействия фотонов и быстрых электронов с атомами и ионами в области возбуждения квазистационарных автоионизационных состояний, исследованию проявлений многоканальных эффектов в наблюдаемых характеристиках таких процессов.
Актуальность теш. Начатые по существу в первой половине 60-х годов экспершленталъные и теоретические исследования авто-ионизационных состояний (АИС) атомов представляют фундаментальный интерес, поскольку физика автоионизационных явлений связана с прявлением особых свойств континуума атомных систем.
Исследования первых 15 лет определили главные направления изучения автоионизационных явлений з атомах - проявления АИС в фотопроцессах, исследования резонансов в спектрах элсекции, потерь, в случае регистрации на совпадение при ионизации электронами, проявление АИС в корреляционных л поляризационных: характеристиках атомных столкновений, исследование процессов ди-электронной рекомбинации и другие. Одновременно определился глубокий и устойчивый интерес к физике АИС со стороны прикладных разделов науки, поскольку возбуждение АИС играет важную, а порой определяющую роль в механизме взаимодействия частиц и излучения с атомами и ионами.
К началу выполнения цикла представленных работ в НИИЯФ МГУ уже была реализована (с участием автора) теоретическая программа исследования автоионизашюнных явлений в гелии в области ниже второго порога ионизации. 3 этой области спектра открыт только один канал распада АИС. Плодотворным оказалось
привлечение для выполнения этой программы активно используемі в теории ядерных реакций диагонализационного подхода.
Одновременно проходило накопление экспериментальной инф< мации, касающейся процессов, в которых связь каналов реакции или распада качественно определяла форму зависимости характеристик процесса от кинематических параметров: линейной фотоні низании с возбуждением остаточных систем; проявления АИС в і линейных фотопсоцессах, когда сильна связь электронного и фотонного каналов распада; возбуждения серий АИС, распадащихі по нескольким сильно связанным каналам; возбудцения: АИС разі природы, например, частично-дырочных и двухчастично-двухдыро1 ных,в реакциях с фотонами и электронами и проявления их при ; личных значениях кинематических параметров ; резонансного фо-развала легких отрицательных ионов через конечное число АИС : сериях и др.
Определенный прогресс в интерпретации экспериментальных данных и надежности прогнозируемой информации всегда связыва с использованием теоретических подходов, учитывающих межконфи гурационные, межканальные взаимодействия в общей многоканалы задаче. Актуальными были и остаются все аспекты этой проблем развитие теоретических подходов с учетом многоканальных связ» создание соответствующего математического обеспечения- и полу ние новой качественной и количественной информации о характе тиках процессов, межэлектронных корреляциях, структуре конти: ума, механизмах его возбуждения и распада.
Целью настоящей работы является получение новых данных < характеристиках автоионизации атомных систем с заполненными оболочками и подоболочками в процессах взаимодействия их с ф тонами и быстрыми электронами на основе многоканальных метод
теории. Составной частью этой задачи является также разработка и реализация на основе общих положений теории Фано /I/ метода взашлодеиствия конфигураций в представлении комплексных энергий как основы теоретического исследования характеристик автоионизационных явлений в атомных системах с учетом связи нескольких взаимодействующих открытых и закрытых каналов реакций.
Научная новизна. В диссертации получены следующие новые основные результаты, которые автор выносит на защиту:
1. В рамках многоканальных подходов получены оценки харак
теристик ионизации атомных систем (н~, Не, Ll+, LL~) Фотонами
и быстрыми электронами в области АИС, сходящихся к третьему порогу: спектроскопических характеристик АИС (положения, ширины, распада,профильные индексы, корреляционные параметры) ; полных и парциальных сечений фотоионпзации, фоторазвала, обобщенных, сил осциллятора перехода в континуум; соотношений сечений ионизации с заселением основного и возбужденных состояний остаточных систем; угловых распределении фотоэлектронов и вторичных фотонов, снимающих возбуждение в остаточных ионах ; выстроенно-сти остаточных систем в возбужденных состояниях при фотоионизации в области между вторым и третьим порогами ионизации.
Большая часть перечисленных характеристик была получена в настоящей работе впервые.
2. Разработан и реализован в расчетах метод взашлодеиствия
конфигураций з представлении комплексных энергий, удобный для
оценки спектроскопических характеристик АИС и сечений ионизации
фотонами и электронами в системах с сериями сходящихся к поро
гам квазистанионарных состояний. Метод позволяет точно учесть
взаимодействие конечного числа открытых и закрытых каналов.
Спектроскопические характеристики взаимодействующих резонансов рассчитываются как обязательный промежуточный этап оценки многоканальных сечений ионизации.
-
Численным моделированием с учетом межканальных связей ограниченного числа закрытых и открытых каналов показана динамика изменения профилей АИС в гелии в области меяду вторым и третьим порогами при отличных от нуля значениях переданного им пульса в обобщенных силах осциллятора (0С0) перехода в контину ум при ионизации гелия быстрыми электронами. В частности показано, что при фиксированных значениях энергий потерь абсолютны значения 0С0 убывают с ростом переданного импульса. С уменьшением переданного импульса растет доля электроионизации на возбужденные состояния остаточного иона. Выделены интервалы значе ний переданного импульса, в которых с заметным преимуществом проявляются АИС с тем или иным значением полного момента.
-
В рамках Е-матричного подхода впервые рассмотрен фоторазвал легких отрицательных ионов Н~ и Ц ~ в области автоионизационных состояний, невигнеровского каспа и резонанса формы. В рамках единого расчета описана совокупность экспериментальны сечений фоторазвала в области третьего порога развала Н~.
Показано, что фоторазвал Н~ в области мевду вторым и трет им порогами идет на n = 2 состояние атома водорода с преимущес венным заселением 2р-состояния перед 2з-состоянием. Показано, что на формирование каспа на Is <>р-пороге Li~ определяющее вли яние оказывают взаимодействия с IS 2рсі-каналами Lt~. В рамках R-матрічного расчета получено подтверадение данных других авто ров о существовании АИС Li~ в области под Зр-порогом. Получены спектроскопические характеристики нияайшего АИС.
-
Развитый в теории ядерных реакций метод сильной связи открытых и закрытых каналов в интегральной формулировке адаптирован и реализован для задачи фотоионизации атомных систем с заполненными оболочками в области АИС. С использованием метода получены оценки характеристик фотовозбуждения АИС типа "две частицы - две дырки" в атомах неона, аргона и изоэлектронных им системах. Показано, что нижайшие синглетные Р-состояшя типа "частица-дырка" и "две частицы-две дырки" сильно связаны. На формирование профиля и абсолютные значения спектроскопических характеристик нижайшего состояния типа "две частицы-две дырки" существенное влияние оказывает взаимодействие его с другими АИС.
-
Изучен двухканальный распад частично-дырочных Р АИС в неоне и аргоне при ионизации их быстрыми электронами. Получен большой объем количественной информации, касающейся проявления-
Р АИС в спектрах рассеяния, совпадений и эжекции. Согласие теории и эксперимента там, где экспериментальные данные есть, дает основание предлагать количественные оценки характеристик при других значениях переменных реакций в качестве прогноза при планировании конкретных экспериментов в этой области, поиск условий наилучшего проявления конкретных АИС.
7. Выявлены типы корреляций в основном, дискретных возбуж
денных автоионизационных состояниях и континууме атома стронция,
включение которых в расчет позволило получить согласие теории и
эксперимента по всей совокупности характеристик возбуждения ни
жайших Р АИС стронция в линейных и нелинейных фотопроцессах.
Предложен прогноз для формы профилей нижайших синглетных АИС в спектрах испускаемых фотонов при радиационном распаде АИС, возбуждаемых трехфотонным переходом через дискретные связанные состояния стронция.
Практическая ценность. Предложенный метод взаимодействия конфигураций в представлении комплексных энергий может быть использован в общей задаче возбуждения нескольких взаимодействующих резонансов, распадающихся по нескольким взаимодействующим открытым каналам для систем и процессов, в которых фрагменты реакции в конечном состояшш взаимодействуют посредством даль» действующего потенциала.
Полученные з диссертации количественные сведения о характі ристиках автоионизации атомов и ионов могут быть использованы : заполняемых ныне башгах данных типа "Атом" и "Авогадро", ориен тированных на использование в прикладных задачах атомной физик астрофизики, физики плазмы, лазеров, физики атмосферы и др.
Полученные в рамках так называемых точных подходов, согла сующиеся с экспериментальными данными там, где экспериментальн данные есть, теоретические оценки характеристик могут служить хорошей основой прогноза в случаях, когда экспериментальные данные отсутствуют.
Апробация дпссепташт и публикации. Материалы диссертаци опубликованы в трудах Х-ХШ и ХУ-ХУП Международных конференций физике электронных и атомных столкновений (ICPEAG): Париж 1977 Киото 1979, Гатлинбург 1981, Берлин 1983, Брайтон 1987, Нью-ло 1989, Брисбан I9SI ; 71 Международной конференции по атомной <| зике (Рига 1978) ; УШ-ХІ Всесоюзных конференциях по физике эле тронных и атог.шых столкновений (ВКЗАС): Ленинград 1981, Рига
-
Ужгород 1968, Чебоксары 1991 ; XX съезда по спектроскопи (Киев 1988) ; Всесоюзных конференций и семинаров по теории атс мов и атомных спектров: Вильнюс 1979, Тбилиси 1981, Ужгород
-
Тбилиси 1968, Суздаль 1991 ; Всесоюзных научных семинаре
"Автоионизационные явления в атомах": Москва 1980, 1985, 1990 ; в научных сборниках внутри страны и за рубежом, отечественных и зарубежных специализированных научных журналах.
По материалам диссертации опубликована 31 статья, список которых приведен в конце реферата, и 37 тезисов докладов на Всесоюзных и международных конференциях.
Структура и объем диссертации. Диссертация' состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, содержащего 256 библиографических ссылок. Общин объем диссертации составляет 210 машинописных страниц, включая 62 рисунка и 20 таблиц.
