少电子原子体系精密谱理论和计算方法

摘要

得益于现代激光精密测量技术,某些少电子原子体系(如氢、氦、锂、铍等)的光谱测量具有非常高的精度.高精度实验值与高精度理论值的对比,为高精度地检验基本物理理论、高精度地测定出基本物理常数以及原子核电荷半径等物理参数提供了重要渠道.要把原子体系的光谱计算到当前实验值的精度并非易事,需要把电子关联效应、相对论效应和量子电动力学(QED)效应计算到足够高的精度.最近几十年来,得益于现代计算机技术的发展和此领域科研人员的不懈努力,少电子原子体系的精密计算取得了重要进展.本文介绍了高精度计算少电子原子体系能级的理论方法和计算技术,包括等效哈密顿量的推导、薛定谔方程的求解、相对论和QED效应的计算,以及原子核的有限质量效应和电荷分布半径效应;对近二三十年取得的重要进展进行了评述并对未来的发展进行了展望.