Ionization, Correlation, and Polarization in Atomic Collisions pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Lahmam-bennani, Azzedine/ Lohmann, Birgit/ International Symposium on Polarization

出品人:

页数:242

译者:

出版时间:2006-1

价格:$ 148.03

装帧:HRD

isbn号码:9780735403031

丛书系列:

图书标签:

• Atomic collisions
• Ionization
• Correlation
• Polarization
• Quantum mechanics
• Atomic physics
• Plasma physics
• Electron scattering
• Cross sections
• Theoretical physics

物质世界的基础：原子碰撞动力学与量子电动力学的前沿探索 书籍简介 本书深入探讨了物质在微观层面相互作用的核心机制，聚焦于原子和分子的碰撞动力学，以及由此引发的复杂电子结构变化。它不是对特定研究课题的简单罗列，而是一部系统梳理现代物理学如何理解和模拟这些基本相互作用的教科书式著作，旨在为高年级本科生、研究生及专业研究人员提供一个坚实的理论框架和前沿视野。 第一部分：碰撞过程的基本理论框架 本书的开篇部分奠定了理解原子碰撞现象所需的数学和物理基础。我们首先回顾了量子力学中处理多体系统的基本工具，特别是薛定谔方程在开放系统中的应用。我们着重讨论了时间依赖性微扰论（Time-Dependent Perturbation Theory, TDPT）在描述碰撞过程中电子云瞬态行为中的局限性与适用范围。 随后，我们转向对散射理论的深入剖析。费曼图（Feynman Diagrams）作为描述粒子间相互作用的强大工具，在本部分得到了详尽的介绍。我们详细阐述了如何利用这些图示工具来计算散射截面，并引入了密度矩阵理论（Density Matrix Theory） 来处理实验中常见的非相干或混合态初始条件。密度矩阵不仅是描述粒子量子态的数学构造，更是理解碰撞后产物偏振和角分布的钥匙。 第二部分：电子激发、电离与内壳层动力学 原子碰撞的核心在于能量和动量的交换，这直接导致电子能级的跃迁。本书的第二部分将注意力集中在激发（Excitation） 和电离（Ionization） 过程的微观机制上。 我们详细分析了电子在原子间势场中被激发到更高能级的可能性，包括单步跃迁和多步级联过程。这部分内容强烈依赖于自洽场（Self-Consistent Field, SCF） 方法的扩展，用于描述碰撞体系在非绝热演化过程中的瞬态分子轨道。 关于电离，本书区分了传统的单电子电离和双电离（Double Ionization） 现象。我们引入了阿特里-里德尔理论（Atree-Riedel Theory） 的现代版本，用以解释在快碰撞极限下，电子如何被瞬间剥离原子核的库仑势阱。对于低能或慢碰撞，我们则探讨了电荷转移（Charge Transfer） 机制，即一个电子从一个原子转移到另一个原子，形成新的分子离子态。内壳层（Core-Level）的电子参与的碰撞，如X射线发射和俄歇效应（Auger Effect），也在本部分得到了深入的讨论，这些过程提供了探测试验后期动力学的关键线索。 第三部分：多体相互作用与关联效应 在更复杂的碰撞体系中，电子之间的相互作用——关联效应（Correlation Effects）——变得不可或缺。本书的第三部分是关于如何将电子间的库仑排斥纳入碰撞模型的关键部分。 我们探讨了相关场方法（Correlated Field Methods），例如耦合簇理论（Coupled Cluster Theory） 在动态系统中的应用。与静态计算不同，动态关联需要考虑电子波函数如何随时间演化来适应瞬变的原子核几何结构。我们将重点分析电子-电子散射（Electron-Electron Scattering） 在总碰撞截面中所占的比重，以及它如何影响最终产物的能量分布。 一个重要的概念是“激发态下的结构畸变”。当一个电子被激发或电离时，其余电子的有效势场会立即改变。本书使用先进的密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）的动态扩展来模拟这种快速响应，揭示了电子云形状在原子接近和分离过程中的非线性变化。 第四部分：偏振、自旋与角动量分析 碰撞过程的最终输出不仅仅是粒子和能量的交换，更重要的是角动量（Angular Momentum） 的重新分配。本书的第四部分专门处理如何通过实验测量来重建碰撞的微观路径。 偏振（Polarization） 是理解角动量取向的直接窗口。我们详细推导了描述散射态的密度矩阵的元素，并将其与实验中可测量的产物角分布和偏振分量联系起来。例如，在特定的磁量子数$m$态下形成的激发原子，其辐射出的光子将具有特定的偏振特性。本书提供了系统的数学工具来预测这些偏振度。 此外，自旋依赖性（Spin Dependence） 在磁性原子或离子碰撞中至关重要。我们引入了朗德$g$因子（Landé $g$-factor） 和自旋轨道耦合（Spin-Orbit Coupling） 的动态模型，展示了如何利用自旋极化的入射束来分辨不同的碰撞通道。通过对比不同总自旋态的截面，研究人员可以精确定位电子转移和能量交换发生的具体阶段。 第五部分：数值方法与前沿实验对照 本书的最后一部分将理论框架与实际的数值计算和实验观测相结合。 我们介绍了求解复杂碰撞积分方程的量子蒙特卡洛方法（Quantum Monte Carlo Methods） 和实时耦合通道方法（Real-Time Coupled-Channel Methods）。这些数值技术使研究人员能够模拟超越标准微扰论范围的高精度过程。 在实验对照方面，本书引用了近年来利用同步辐射光源和重离子加速器获得的最新数据，特别是对高能重原子/离子碰撞（High-Energy Heavy Ion Collisions） 中产生的光谱特征和离子分布的分析。通过将计算结果与这些复杂实验数据进行细致比对，本书展示了理论预测的准确性和局限性，并指明了未来在极端条件下（如超强场或高密度等离子体）研究原子碰撞的新方向。 本书旨在成为一本内容详实、理论严谨的参考书，推动读者对原子尺度上相互作用物理学的深刻理解。

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