Введение к работе
з
I
Работа посвящена развитию методов теории многих тел (МВРТ) в применении к изучению структуры и характеристик фотоотрыва ряда отрицательных иопов (ОИ), причем особое внимание уделяется резонансігьім особенностям процессов и роли многочастичных корреляций в их описании.
Теоретическое изучение ОИ, в принципе, может проводиться методами, развитыми для нейтральных атомов, в частности, методами МВРТ, успешно применявшимися при описашш фотоионизации [1]. Однако, при этом проявляются особенности проблемы, предоставляющие обширную область для новых исследований. Многоэлектронные эффекты в ОИ более существешга и часто играют решающую роль. Взаимодействие в системе "электрон + остов" для отрицательного иона определяется короткодействующим потенциалом притяжения к нейтральной системе, а не кулоновским взаимодействием с экранированным ядром, как в атомах. Поэтому корреляционное взаимодействие электронов зачастую доминирует над статическим потенциалом нейтрального эстова, и коллективная природа процессов более очевидна. Особенно важными чногоэлектротше эффекты становятся, когда фотопроцессы происходят при энергиях, близких к собственным частотам систем - резонансам.
Актуальность темы. В настоящее время наблюдается значительный интерес к іадачам, связанным с ОИ, которые изучены экспериментально и теоретически 4уже, чем нейтральные атомы. Эксперименты по фотоотрыву от ОИ (особенно эпределение абсолютных сечений), из которых может быть почерпнута важная тформация и об их электронной структуре, сталкиваются со значительными грудностями в регистрации продуктов процесса, имеющих малую плотность. В :вязи с совершенствованием техники эксперимента, в последние годы во многих ісслсдовательских центрах проведено (и планируется на будущее) большое соличество работ по измерению спектров фотопоглощения ОИ. Полученные ікспериментальпьіе данные требуют теоретической интерпретации. Нередка и обратная ситуация, когда теоретические предсказания предоставляют
экспериментаторам интересные объекты для исследований, как было при обнаружении автоотрывных резонансов в спектрах поглощения ионов с незаполненной р-оболочкой [2]. Возникшие несоответствия между теорией и экспериментом стимулировали значителыгую активность в развитии обоих направлений, что отражено в большом числе ггубликащш последних лет, посвященных фотопоглощению ионов с открытыми оболочками вблизи резонансных состояний. Имеющиеся уже результаты со всей определешюстыо свидельствуют о значительной роли многочастичных корреляций в процессах фототрыва и демонстрируют необходимость дальнейшего развития теории для их описания.
Цель работы: выявление наиболее значимых многочастичных эффектов в фотоотрыве от отрицательных ионов; анализ их влияния на процесс, в частности, на формирование резонансных особенностей в спектрах ряда легких отрицательных ионов с открытыми оболочками; и, наконец, развитие методов теории многих тел для адекватного описания систем, которым, подобно названным, присуща значительная роль многочастичных корреляций, и фотопроцессов с их участием.
Научная новизна. В работе существенно развивается метод, основанный на применении уравнения Дайсона (DEM) [3]. Теперь он позволяет не только связывать дополнительный наружный электрон, но и уточнять энергетическую структуру всего иона. С учетом многочастичных корреляций могут быть найдены энергии и волновые функции электронов как во внешней, так и во внутренней оболочке. Разработана спин-поляризованная (SP) версия DEM. Введен учет влияния динамической (т.е. зависящей от энергетического параметра) поляризации на фотоэлектрон. На основании интеграции DEM и приближения случайных фаз с обменом (RPAE), развит новый подход к описанию фотоотрыва, объединяющий рассмотрение внутри- и межоболочечного взаимодействия (динамической поляризуемости), динамических поляризации и релаксации, причем корреляции вводятся в бесконечном порядке теории возмущений. В рамках МВРТ впервые влияние динамической поляризации учтено на всех этапах
роцесса фотоотрыва: в начальных, конечных и виртуальных (промежуточных) остояпиях. Получил развитие метод описания релаксации как динамического [роцесса - путем учета коллективной экранировки кулоновского взаимодействия *ежду фотоэлектроном и дыркой рассматривается ее влияние на процесс [ютоотрыва. Конкретные расчеты проведены для ОИ с открытыми оболочками 1е", В", С", Сг", причем либо впервые, либо для них применение менее развитых іетодов МВРТ выявило ограниченность последних. Именно благодаря іспользованию нового метода достигнуто хорошее согласие с ікспериментальньгми данными. Существенно развит и расширен пакет программ щя автоматизации расчетов структуры ОИ и характеристик фотопроцессов.
Научная и практическая ценность полученных результатов, как шага в іаправлении развития теории фотоотрыва, определяется значимостью этого гроцесса для понимания структуры ОИ (частиц, имеющих практическое грименение, например, в ускорителях и детекторах). Знание природы явлений, роисходящих с участием ОИ, необходимо для многих областей физики, таких как жзика земной и звездных атмосфер, физика плазмы и конденсированного остояния. Принципиальная роль корреляций в процессах фотоотрыва, смонстрируемая, в частности, в данной работе, позволяет предложить их сследование в качестве теста различных подходов к описанию процессов оллективного характера. Изучение многочастичных эффектов - отличная роверка возможностей и экспериментальных методик. Отметим, развитый метод пакет программ могут быть использованы в изучении различных фотопроцессов участием других атомных систем, включая кластеры.
Достоверность результатов подтверждается сопоставлением с ксперименталышми данными, результатами расчетов другими методами, [спользуются зарекомендовавшие себя в теории атома методы МВРТ, и их новое азвитие тестируется обращением к задачам, имеющим существенно ногочастичный характер - изучепию сильно коррелированных систем, таких как И с открытыми оболочками, включая достаточно хорошо изученный ион Не" (4Р), резонансных процессов.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
Многочастичные эффекты - динамические поляризуемость, поляризация релаксация - оказывают определяющее влияние на процесс фотоотрыв; электронов от ОИ в окрестности резонансов.
-
Разработан и реализован как пакет вычислительных программ новый метол теории многих тел, позволяющий одновременно учитывать внутри- и межоболочечные корреляции, влияние на весь процесс фотоотрыва динамического поляризационного потенциала, а также проявления динамической релаксации остова.
3. Результаты вычислений сечений 2р-фотоотрыва и резонансного 2s-
фотоотрыва от отрицательного иона Не" (Is2s2p 4Р) демонстрируют критическую
роль поляризациошшх эффектов.
4. Выявлена значительная роль корреляций разной природы в формировании
резонансных структур в процессах фотопоглощения отрицательными ионами с
открытыми р-оболочками В" (ls22s22p2 3Р) и С" (ls22s22p3 4S).
Апробация работы и публикации. Основные результаты представлялись на 9 международных конференциях: 5th ЕСАМР (Edinburgh, 1995), 19th ICPEAC (Whistler, 1995), VUV-XI (Tokyo, 1995), 5th International Workshop "Autoionization Phenomena in Atoms" (Dubna 1995), 28th EGAS Conference (Graz, 1996), PECAM П (Belfast 1996), 17th International Conference X-ray and Inner-Shell Processes (Hamburg, 1996), 1WP-97 (Chester, 1997), XX. ICPEAC (Vienna, 1997). Три доклада были представлены соискателем лично, причем на International Workshop on Photoionisation (Chester, 1997) автор выступил с приглашенным обзорным сообщением. Реферат работы удостоен I премии на конкурсе молодых ученых С.Петербурга 1997 г., проведенного РАЕН. Работа представлялась на семинарах по атомной физики СПбГТУ и ФТИ им. А.Ф.Иоффе. Имеется 20 публикаций.
Структура и объем. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Полный объем работы составляет 118 страниц, включая 20 рисунков и список литературы из 158 наименований.
