Download - Jan Premus Mendelovo gymnázium v Opavě
1
Revidované výsledky srážek iontů Rg+ s klastry Rg3,
analýza disociovaných stavů systému Rg4+,
rozvoj balíku Multidis (v rámci projektu Otevřená věda II)
Pracoviště: Ostravská univerzita v OstravěVedoucí stáže: Ivan Janeček
Jan PremusMendelovo gymnázium v Opavě
2
Řešený problém
3 3Rg Rg Rg Rg
3 2 2( 2 )Rg Rg Rg Rg Rg
3 3 2( 3 )Rg Rg Rg Rg Rg Rg Rg
Kanály reakce:
3
Řešený problém - rozdělení podle typu ionizace střely
• Diabatická ionizace
– Mix dvou (tří) energetických stavů
– Se zapnutou spin-orbitální interakcí jsou velké rozdíly mezi energiemi konkrétních hladin
– Při přeskoku na konkrétní hladinu dojde k velkým změnám hybností jader
• Adiabatická ionizace
– Konkrétní energetická hladina
– Spin-orbitální rozštěpení – 2 stavy
• dolní stav (6. a 7. energetická hladina)• horní stav (11. energetická hladina)
4
Hemikvantová dynamika
• Simulace dynamiky na počítači
– založena na numerickém řešení pohybových rovnic (klasických či kvantových)
• Hemikvantová dynamika (HQD) míchá oba přístupy
– elektrony kvantově (stav = vlnové funkce – pravděpodobnosti výskytu)
– těžká jádra klasicky (stav = polohy a hybnosti)
• Z počátečního stavu, určíme vývoj stavu v časech následujících.
– trajektorie systému atomů = vývoj souboru jejich poloh
5
Metoda středního pole
• Metoda středního pole (MF = varianta HQD)
– jádra se pohybují v silovém potenciálu určeném jako vážený průměr energií elektronových hladin
– váha = aktuální pravděpodobnost obsazení stavu.
• Metoda středního pole s quenchingem MFQ
– varianta MF se zahrnutím periodických pokusů o přeskok na konkrétní energetickou hladinu
– odstranění parciálních nábojů na fragmentech po rozpadu systému
– MFQ – AMP/S – varianta MFQ, energie se dorovnává přeškálováním hybností jader, problém zachování nenulového momentu hybnosti
– MFQ – AMP/SS – nová metoda, u srážkového experimentu zachovává individuální momenty hybnosti při přeskoku, tedy i celkový
– MFQ – AMP/SR – obecnější metoda, zachování celkového momentu hybnosti přeškálováním v rotující souřadnicové soustavě
6
Srovnání MFQ – AMP/SS a MFQ – AMP/SR
• Při diabatické ionizaci střely dávají obě metody podobné výsledky
E=0.02 eV
E = 1 eV
7
Diabatická ionizace – Účinný srážkový průřez pro produkci nabitých dimerů
Tot
al c
ross
se
ctio
n (
Å2 )
Energy of projectil (eV)
MF – AMP/S MF – AMP/SS
8
Analýza energetických hladin
• Studovány energetické hladiny v konfiguracích – Rg2 + 2Rg– Rg3 + Rg
• Vychází se z konfigurace globálního minima Rg2
a Rg3 a monomerů ve vzdálenosti 100Ǟ• Vzdálenosti v celém systému prodlužovány nebo
zkracovány– u trimeru je na ose x vzdálenost mezi dvěma atomy
(strana rovnostranného trojúhelníku)
9
Energetické hladiny – Rg3 + RgArgon Krypton Xenon
--- energie neutrálního trimeru— energie nabitého trimeru— energie stabilní konfigurace neutrálního trimeru + nulové kmity
10
Energetické hladiny bez SO – Rg3 + Rg
• U všech tří prvků stejný průběh
--- energie neutrálního trimeru— energie nabitého trimeru— energie stabilní konfigurace neutrálního trimeru + nulové kmity
Argon Rg3 + Rg
11
Energetické hladiny – Rg2 + 2Rg
• Asi tabulka s energiemi, potřebnými k překřížení hladin DODĚLAT
12
Analýza energetických hladin - závěry
• Argon a Xenon– Nedochází k překřížení hladin nabitého a neutrálního
trimeru
• Krypton– Dochází k překřížení hladin nabitého a neutrálního
trimeru– => možný přeskok náboje ze střely na terč
• Energetické hladiny bez spin-orbitální interakce– Dochází k překřížení hladin nabitého a neutrálního
trimeru u všech tří prvků
13
Adiabatická ionizace střely - výsledky
14
Účinný srážkový průřez - Argon
15
Účinný srážkový průřez - Krypton
16
Účinný srážkový průřez - Xenon
17
Nabité trimery
• U Ar je zastoupení nabitých trimerů do 5%
18
Dalitz plot
19
Dalitz plot – Argon (E=0,02 eV)
Spodní hladina Horní hladina
20
Dalitz plot – Xenon (E=0,02 eV)
Spodní hladina Horní hladina
21
Závěr
• Diabatická ionizace– Významný vliv započtení zákona zachování hybnosti– Pravděpodobnost produkce nabitého dimeru klesá s rostoucí
energií • výrazný rozdíl mezi argonem a oběma těžšími vzácnými plyny• vliv spi-orbitálního rozštěpení
– Část produkce nabitých dimerů připadá na přenos náboje mezi střelou a terčem
• pozorován až do b asi 40 Å
• Adiabatická ionizace– K přeskoku náboje dochází jen u simulací s kryptonem– U kryptonu a xenonu vysoká produkce nabitých trimerů
22
Výhledy
• rozšíření o výpočty pro He s využitím výstupů při studiu heliového plazmatu (Univerzita Toulouse)
• Výpočty pro srážky Ar3+ a Ar2
+ s neutrálními monomery
23
Přínos
• Rozšíření programového balíku pro počítačové simulace metodou hemikvantové dynamiky o programové nástroje pro studium srážek (dva programy připravující počáteční podmínky srážky a rozšíření dynamického modelu).
• Otestování mezí hemikvantové dynamiky a ověřování možností jejího zobecnění pro širší spektrum problémů.
• Ověření možností teoretického modelování srážky iontu Rg+ (Rg=Ar, Kr, Xe) s příslušnými klastry Rg3.
• Výstupem modelu jsou např. účinné průřezy srážek (možnost
aplikace při experimentu)
• Výhledově rozšíření o výpočty pro He s využitím výstupů při studiu heliového plazmatu (Univerzita Toulouse)