低能电子与双原子分子高振动共振激发散射的理论研究

低能电子与分子的微观散射动力学在理论研究分子结构、电子与分子相互作用等领域起着重要的作用，也是低温气体和等离子体中能量平衡和电子输运性质等研究方向的重要工具。低能入射电子与不同核间距的束缚电子之间复杂的多体相互作用以及精确的核振动波函数是理论上研究高振动激发散射的最关键因素。本项目考虑核振转运动与电子运动的非绝热耦合效应，基于多参考(multi-reference)方法研究双原子分子不同核间距下精确的靶极化波函数和电荷密度，建立入射电子与分子体系精确电荷密度之间的静电势能、非绝热非局域的相关－极化势能和严格交换势能公式，用能量自恰法求解核径向薛定锷方程，得到精确的双原子分子振动能级和波函数。定量地研究氢分子、氮分子散射体系的共振物理机制，得到一批有意义的散射截面数据，进一步阐明低能电子与束缚电子之间复杂的多体相互作用机制和微观相互作用机理。预计发表论文10篇以上，建立完整的振动散射程序包。

低能电子与双原子分子振动激发散射的研究对于深入了解分子结构、多体系统相互作用有着十分重要的意义，对于大气物理、低温等离子体中能量平衡和电子输运性质等研究方向也起着非常重要的作用。精确求解带电粒子与靶体系的相互作用势能、发展求解散射方程的精确算法以及高效的计算程序是理论研究低能电子与分子散射的关键。本项目主要完成以下内容：.1..完成求解低能电子与分子精确静电势能的算法和程序。可以获得任意参考方法下靶体系的单电子电荷密度，进而通过高精度的高斯节点积分法得到精确的静电势能；.2..系统研究了低能电子与分子散射相关/极化效应的弥散分析。可以包含角动量从s到i的高斯基函数来描述电子与分子的相关/极化势能，得到弥散收敛极限的散射截面。研究表明，弥散效基组对电子相关/极化有较大作用，进而影响共振区散射截面；.3..发展严格求解双原子体系振动波函数的算法和程序，结合renormalized Numerov算法和shooting-method算法，可以处理任意参考下得到的分子势能；与散射程序耦合，可以能够得到振动收敛的散射截面；.4..发展预言精确微分散射截面的新方法－n阶差分法，可以通过有限的实验散射数据获得更大范围的微分散射和积分散射截面；.5..创建完整的基于振动密耦合方程的散射程序包，包含线性代数法、R矩阵传播子、积分方程算法、格林函数法等在内多种求解散射方程的高精度计算算法，可以从头计算低能电子与双原子分子振动激发散射的微分截面、积分截面以及动量迁移截面；.6..采用精确的耦合簇和组态相互作用，以及密度泛函方法，系统研究了一系列分子的结构、离解能、光谱常数等；.7..使用我们建立的振动密耦合散射程序包，深入细致地研究了低能电子与氮分子的振动激发散射，得到了一批振动激发散射的微分截面、积分截面和动量迁移截面。为进一步研究低能电子与双原子分子散射的动力学过程奠定了基础。