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)