分子取向相关的振动分辨电荷转移和解离过程理论研究

重粒子碰撞的电荷转移过程广泛存在于天体物理和实验室等离子体环境中，对离子电离平衡和能量输运都有重要影响。在实验方面，对于离子与原子分子碰撞电荷转移过程的研究工作有很多。而在理论方面，对于离子-分子碰撞过程，无论是分子结构还是散射过程的计算，都具有很大的困难。因此目前的理论研究主要集中于对离子与原子碰撞过程的研究，而对于离子与分子碰撞过程的研究还有很多富有挑战性的问题。本课题中我们将利用全量子的分子轨道强耦合方法，计算离子-分子碰撞电荷转移过程的总截面、电子态选择截面、振动分辨的态选择截面以及碰撞解离截面，并研究分子取向对电荷转移截面的影响及碰撞解离过程的物理机制。项目得到的原子碰撞截面和速率系数将应用于天体物理和等离子体物理等研究领域中。

重粒子碰撞过程广泛存在于天体物理和实验室等离子体环境中，对离子的电离平衡和能量输运有重要影响。与离子-原子碰撞过程相比，由于分子存在振动和转动自由度，对离子-分子碰撞过程的计算要复杂的多。本课题中我们利用从头算的MRD-CI方法对H_2^++He、He^++H_2和H^++BeH等三原子碰撞体系的分子结构进行研究，计算了在不同碰撞角度时的势能曲线，径向耦合矩阵元和转动耦合矩阵元。对具有C_s对称性的体系，我们提出了分解其转动耦合的不同分量的处理方式。利用全量子的分子轨道强耦合方法，我们计算了H_2^++He和He^++H_2体系的电荷转移截面、解离截面和解离电荷转移截面；在电子态质心近似下给出了振动分辨的电荷转移截面；在振动冲量近似下计算了振动分辨的径向耦合矩阵元；并研究了分子取向对电荷转移和解离过程的影响。研究表明，在低能区，碰撞截面特别是解离截面强烈依赖于分子取向。此外，我们还对一些离子-原子碰撞过程进行了研究，这些过程涉及到原子的高激发态，计算中包含了大量的分子态，有些体系考虑了靶态列向的影响，这对于我们研究三原子碰撞体系有重要的借鉴意义。该项目研究的体系为实验室等离子体环境中的重要过程，得到的原子分子截面数据将在天体物理和等离子体物理等研究领域有重要应用。