玻恩—黄昆近似与玻恩—黄昆展开——从晶格动力学到阿秒物理学

著名的玻恩—奥本海默近似是对固体物理做量子力学处理的基础。文章旨在介绍在此基础上发展的玻恩—黄昆近似,和更为基本的物理基础:玻恩—黄昆展开,从而深入探究黄昆先生对固体物理发展的卓越贡献。玻恩—奥本海默近似和玻恩—黄昆近似都属于绝热近似的范畴,而玻恩—黄昆展开可以完全包含非绝热作用。当涉及电子与原子核在阿秒量级之深层次相互作用时,必须考虑非绝热过程,从而体现出玻恩—黄昆展开的伟大价值。

玻恩与原子弹之父奥本海默的关系研究

当来剑桥求学的奥本海默心理和信心受挫之时,他遇见了到这里讲学的玻恩,并得到了玻恩的赏识.奥本海默来到哥廷根,在玻恩的指导下短期内做出了出色的科学研究,很快获得了博士学位,后来成为美国的原子弹之父.但这对师生之间关系并不融洽,早年老师害怕见到学生,后期学生心存怨恨不愿见到老师.个中原因值得科学研究学派的领袖和教书育人的导师们注意.

氯加氢化学反应中玻恩-奥本海默近似的适用性

玻恩-奥本海默近似是量子化学以及化学动力学理论研究的重要基石之一,它对于化学反应过程中的动力学非常重要。但是在Cl+H2反应中该近似的适用性一直以来备受争议。本研究利用高灵敏度的交叉分子束实验,对Cl/Cl*+H2反应进行了交叉分子束反应散射的实验研究。实验结果表明激发态Cl*原子的反应性在低碰撞能下与基态的Cl原子的反应性相当,说明玻恩-奥本海默近似在低能时的适用性存在问题。但是,随着碰撞能量的增加,相对于基态Cl原子,Cl*原子与H2的反应快速下降,这表明在Cl+H2这一反应中玻恩-奥本海默近似在高碰撞能时是适用的。这一结果得到精确动力学理论研究的证实,而且解决了一个长期有争议的重要科学问题。

从头算分子动力学研究硫脲嘧啶及其互变异构体在低能电子作用下的解离过程

运用玻恩-奥本海默分子动力学模型结合密度泛函理论研究了气相下硫脲嘧啶与低能电子吸附解离动力学过程,发现硫脲嘧啶及其互变异构体在吸附解离过程中一个重要的脱氢现象,即特定位置的化学键N—H键,C—H键断裂,使其在N位点和C位点失去氢原子,形成解离过程中最主要的负离子碎片——闭壳层脱氢负离子(TU-H)-为了更深刻地认识脱氢现象,分别对断裂的化学键进行势能曲线扫描,对键解离能、电子亲和能、负离子(TU-H)-出现势进行计算对比发现,在所有断裂的化学键中N—H键最容易发生断裂,而负离子(TU-H)-的形成主要源于N—H键的断裂.

啁啾激光场中氢分子离子电离过程的理论研究

本文在非玻恩-奥本海默(Non Born-Oppenheimer)近似条件下,通过数值求解一维含时薛定谔方程,探究了氢分子离子体系在超短啁啾激光条件下的电离过程.数值结果表明:有效选取啁啾参数可显著增强氢分子离子的电离过程,并且激光强度越大,电离过程对啁啾参数越敏感.结合不同强度下平均核间距及电子波包密度随时间的变化,分别从核与电子运动的角度,有效的解释了啁啾脉冲对氢分子离子电离过程的影响.

理论研究激光强度对H_2^+分子高次谐波产生的影响

本文通过求解非波恩-奥本海默近似条件下的一维含时薛定谔方程来研究脉冲强度对H_2^+分子高次谐波的影响.由于干涉相消,在啁啾激光场的条件下在谐波谱中出现了干涉最小值.我们用全量子方法计算的时频分布图分析了分子高次谐波产生中的微观机制.此外,数值计算结果显示随着脉冲强度的增加电子的有质动力势随之增加,同时干涉最小值的位置移向谐波的高阶部分.

氢分子离子在库仑爆炸中核动力学的同位素效应

在非Born-Oppenheimer近似条件下,通过数值求解一维含时薛定谔方程,理论模拟了H+2和HD+在相同激光条件、相同的核初始振动态条件下的库仑爆炸核动能释放谱.通过比较H+2和HD+库仑爆炸核动能释放谱中谱峰值位置的相对变化,研究了H+2在库仑爆炸中核动力学的同位素效应.数值结果表明:同位素效应在很大程度上依赖于分子离子核初始振动态的选取;特别当初始振动态v=5时,出现了特殊的同位素效应.