改进的全实加关联方法及其在类锂离子（Z=20-30）中的应用

The high precision calculations of the physical properties for the medium-Z lithium-like ions are important in many fundamental areas such as testing QED effects and determining the g factor. However, the accuracy level of existing theoretical calculation is lower than the experimental jobs, thus there is an urgent need to develop a new method to give more precise results. In this project, we will improve the traditional full core plus correlation method to deal with this problem. In this improved full core plus correlation method, the 1s2-core wave functions are depicted using two-electron Hylleraas basic sets in order to get accurate wave functions near the nucleus and improve the accuracy level of the relativistic correction and quantum electrodynamic (QED) correction. Using this method, we expect to predict the fine structure of the lithium-like ions covering Z=20-30, taking into consideration of the high order relativistic correction and QED effect. The hyperfine structure parameters would also be presented. We also plan to investigate the external electrostatic potential, and give the patterns of the potential changes as the nuclear charge increases.

对中Z类锂离子体系原子结构属性的精确计算在检验QED理论，确定g因子等方面有着重要的应用。然而理论计算精度低于实验精度，这就迫切地需要发展一种新的计算方法。本项目拟在类锂离子计算中行之有效的全实加关联（FCPC）方法做进一步改进，利用两电子Hylleraas基组描述1s2-原子实的波函数，更精确地描述电子的近核行为，提高相对论修正与量子电动力学修正的计算精度。利用改进的FCPC方法，展开对中Z（Z=20-30）类锂离子体系的精细劈裂结构的研究，考虑高阶相对论效应、QED效应的影响；进一步高精度计算体系的超精细结构；探究体系对外静电势沿等电子序列随Z增大的变化规律。

本项目在全实加关联（FCPC）方法做进一步改进，利用两电子Hylleraas基组描述1s2-原子实的波函数，更精确地描述电子的近核行为，提高相对论修正与量子电动力学修正的计算精度。对中Z类锂离子体系原子结构属性的精确计算在检验QED理论，确定g因子等方面有着重要的应用。编写了电子-电子直接相互作用的程序。. 此外，在本项的资助下，我们还研究了原子分子与激光场的相互作用。要研究原子分子的超快动力学，原子分子的结构性质是很重要的。强场下复杂分子体系的取向，各分子轨道，自旋-轨道相互作用，电子间交换关联作用等都会对电离、高次谐波等过程产生影响。由于具有额外的自由度，分子在强场中的响应要比原子更加复杂，这给理论上的处理带来很大挑战。我们研究强激光场下CS2的双电离，发现CS的核间距对电离结果有着重要的影响。. 孤立阿秒脉冲被广泛地用来研究原子、分子以及固体材料里的电子动力学过程。通过阿秒脉冲计算得到的条纹谱与实验测量得到的条纹谱进行比较，很难确定提取的孤立阿秒脉冲（SAP） 的信息是准确的。目前除了条纹法还没有其他已知的实验方法来提取阿秒脉冲的相位，因为SAP 是非常弱的。从实验的角度，利用驱动中红外（MIR）激光器科研更容易地对软X 射线（SXR）谐波进行条纹处理。然而，由于MIR 和SXR 波长的差异越来越大，迭代的精度和收敛性变得不可靠。. 我们完成的研究目标是三个方面。首先，我们建议较短波长的条纹场（如800或400纳米激光）比驱动MIR波长的条纹场更好，尽管这在实验上要求更高一些。其次，我们提出了一种无需提取SXR脉冲的全谱相位即可估计脉冲持续时间的方法。第三，我们加入已知SXR带宽和估计脉冲持续时间的约束，以加快检索算法的收敛速度。虽然长期以来被实验学家和理论家所忽略，但是我们认为，准确地提取宽带阿秒脉冲是阿秒物理中的一个重要组成部分。