类镁离子的超精细结构和同位素偏移的理论研究

摘要

激光光谱、电子束离子阱、加速器等实验技术的发展使得人们能够观测到越来越精细的原子光谱。理论方面，随着原子结构理论的逐步完善和计算机性能的飞速发展，人们对原子性质的理论研究也朝更复杂、更精细的方向推进。如今，高精度原子参数已被广泛应用于天体物理、等离子体物理、核物理等研究中，而且需求在不断增加。
　　对原子的超精细结构和同位素偏移的研究不仅有助于提高原子参数精度，而且能够为核物理研究提供可靠的核参数。实验测量的超精细劈裂或同位素偏移结合理论上对超精细常数和同位素偏移因子的计算可以提取核参数Q和，而这些核参数很难被直接测量。与核模型无关的核参数不仅有助于研究原子核的性质，而且能使人们更好地理解核内的多体相互作用，并进一步发展核结构理论。本文用多组态Dirac-Hartree-Fock方法，系统研究了Mg-like离子的若干低激发态能级的精细结构、超精细相互作用常数和同位素偏移因子，主要内容包括：
　　第一，以Al+离子为例，通过详细研究不同电子关联和电子轨道基组对其基态3s21S0和激发态3s3p3,1Po1态的能级结构、3s3p3,1Po1态的超精细常数以及3s21S0-3s3p3,1Po1跃迁的同位素偏移因子的影响，确定了一套精细计算这些物理量的恰当的计算模型。
　　第二，开展了Al+离子中3s3p3,1Po1态的超精细常数和3s21S0-3s3p3,1Po1跃迁的同位素偏移因子的精细理论计算，定量讨论了电子关联效应和Breit相互作用的贡献，并给出了理论计算的不确定度。
　　第三，将计算模型推广到Mg-like等电子序列，选取Z=20-100之间9个高离化态离子Ca8+,Zn18+Zr28+,Sn38+,Nd48+,Yb58+,Hg68+,Th78+和Fm88+，系统研究了电子关联效应和Breit相互作用对超精细常数和同位素偏移的精密理论计算结果的贡献，并揭示了它们随原子核电荷数 Z的变化规律。随着核电荷数的增大，电子关联的贡献逐渐减小，而相对论的原子核反冲效应的贡献逐渐增大。希望本文的研究能够为将来相关的精密理论和实验研究提供参考。

目录

声明

西北师范大学研究生学位论文作者信息

第一章 绪论

1.1引言

1.2研究意义

1.3研究现状

1.4本文的研究方法及内容

参考文献：

第二章 理论方法

2.1多组态Dirac-Hartree-Fock 方法

2.2相对论的组态相互作用(RCI)方法

2.3活动空间方法

2.4原子的超精细结构

2.5同位素偏移

2.6跃迁性质

参考文献：

第三章 电子关联效应对Al+离子原子参数的影响

3.1引言

3.2 计算模型

3.3 结果与讨论

3.4小结

参考文献：

第四章 Al+离子的3s2 1S0-3s3p 3,1Po1跃迁的同位素偏移和3s3p 3,1Po1态的超精细常数

4.1 引言

4.2 计算模型

4.3 计算结果与讨论

4.4小结

参考文献：

第五章 等电子序列的3s2 1S0-3s3p 3,1Po1跃迁的同位素偏移和3s3p 3,1Po1态的超精细常数

5.1 引言

5.2 计算模型

5.3 结果与讨论

5.4 小结

参考文献：

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

附录：攻读硕士期间的科研成果

致谢