Резонанс формы
— Резонанс формы это метастабильное состояние, в котором электрон захватывается из-за формы потенциального барьера. [1] Алтуната [2] описывает состояние как резонанс формы, если «внутреннее состояние системы остается неизменным при распаде квазисвязанного уровня».Более общее обсуждение резонансов и их таксономии в молекулярной системе можно найти в обзорной статье Шульца; [3] [4] за открытие резонанса Фано формы линии [5] и за новаторскую работу Майораны в этой области [6] Антонио Бьянкони; и для математический обзор Комбса и др. [7]
Квантовая механика
[ редактировать ]В квантовой механике резонанс формы, в отличие от резонанса Фешбаха , — это резонанс , который не переходит в связанное состояние, если связь между некоторыми степенями свободы и степенями свободы, связанными с фрагментацией ( координатами реакции ), задана равными ноль. Проще говоря, полная энергия резонанса формы больше энергии отделившегося фрагмента. [8] Практические последствия этой разницы для времен жизни и ширины спектра упоминаются в таких работах, как Зобель. [9]
Родственные термины включают особый вид резонанса формы, резонанс формы, возбуждаемый ядром , и резонанс формы, индуцированный ловушкой. [10]
Конечно, в одномерных системах резонансы являются резонансами формы. В системе с более чем одной степенью свободы это определение имеет смысл только в том случае, если сепарабельная модель, которая предполагает несвязанные две группы степеней свободы, является значимым приближением. Когда связь становится большой, ситуация становится гораздо менее ясной.
В случае проблем атомной и молекулярной электронной структуры хорошо известно, что приближение самосогласованного поля (SCF) актуально, по крайней мере, как отправная точка для более сложных методов. Определители Слейтера, построенные из SCF-орбиталей ( атомных или молекулярных орбиталей требуется только один электронный переход ), представляют собой резонансы формы, если для испускания одного электрона .
Сегодня ведутся споры по поводу определения и даже существования резонанса формы в некоторых системах, наблюдаемого с помощью молекулярной спектроскопии. [11] Это экспериментально наблюдалось в выходах анионов при фотофрагментации небольших молекул, чтобы выявить детали внутренней структуры. [12]
В ядерной физике понятие «резонанс формы» описано Амосом де-Шалитом и Германом Фешбахом в их книге. [13]
«Хорошо известно, что рассеяние на потенциале демонстрирует характерные пики в зависимости от энергии для таких значений E, при которых целое число длин волн находится внутри потенциала. Получающиеся в результате резонансы формы довольно широки, их ширина составляет порядка...."
Резонансы формы наблюдались примерно в 1949–54 годах в экспериментах по ядерному рассеянию. Они указывают на широкие асимметричные пики в сечении рассеяния нейтронов или протонов, рассеянных ядрами. Название «резонанс формы» было введено для описания того факта, что резонанс потенциального рассеяния частицы с энергией E контролируется формой ядра. Фактически резонанс формы возникает там, где целое число длин волн частицы находится в пределах потенциала ядра радиуса R. Поэтому мера энергий резонансов формы при рассеянии нейтронов на ядрах использовалась в годы от С 1947 по 1954 год для измерения радиусов R ядер с точностью ±1×10. −13 см, как это можно увидеть в главе «Упругие сечения» учебника по ядерной физике Р.Д. Эванса. [14]
«Резонансы формы» обсуждаются в общих вводных академических курсах квантовой механики в рамках явлений потенциального рассеяния. [15]
Резонансы формы возникают в результате квантовой интерференции между закрытыми и открытыми каналами рассеяния. При резонансной энергии квазисвязанное состояние вырождается в континуум. Эта квантовая интерференция во многих системах тел была описана с использованием квантовой механики Грегором Венцелем для интерпретации эффекта Оже, Этторе Майорана для процессов диссоциации и квазисвязанных состояний, Уго Фано для атомных состояний автоионизации в континууме. атомного спектра гелия и Виктора Фредерика Вайскопфа . Дж. М. Блатт и Герман Фешбах за эксперименты по ядерному рассеянию. [16]
Резонансы формы связаны с существованием почти стабильных связанных состояний (то есть резонансов) двух объектов, что существенно влияет на то, как эти два объекта взаимодействуют, когда их полная энергия близка к энергии связанного состояния. Когда полная энергия объектов близка к энергии резонанса, они сильно взаимодействуют, и сечение их рассеяния становится очень большим.
Особый тип «резонанса формы» возникает в многозонных или двухзонных сверхпроводящих гетероструктурах на атомном пределе, называемый суперполосами, из-за квантовой интерференции первого канала спаривания в первой широкой зоне и второго канала спаривания во второй зоне, где химический потенциал равен настроенный вблизи перехода Лифшица на краю зоны или на топологических электронных переходах типа поверхности Ферми «схлопывающий шею» или «срывающий шею» [17]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Группа по атомной, молекулярной и оптической физике по атомной, молекулярной и оптической физике Комитет по исследованию физики, Совет по физике и астрономии, Национальный исследовательский совет, Национальная академическая пресса ISBN 978-0-309-07371-4
- ^ цитируйте «Обобщенные методы квантовых дефектов в химии» Алтуната, докторская диссертация, Массачусетский технологический институт, 2006 г., полный текст. Архивировано 5 июня 2011 г. в Wayback Machine.
- ^ Шульц, Джордж Дж. (1 июля 1973 г.). «Резонансы при воздействии электронов на атомы» (PDF) . Обзоры современной физики . 45 (3). Американское физическое общество (APS): 378–422. Бибкод : 1973РвМП...45..378С . дои : 10.1103/revmodphys.45.378 . ISSN 0034-6861 . Архивировано из оригинала (PDF) 24 сентября 2008 г.
- ^ Шульц, Джордж Дж. (1 июля 1973 г.). «Резонансы при электронном воздействии на двухатомные молекулы» (PDF) . Обзоры современной физики . 45 (3). Американское физическое общество (APS): 423–486. Бибкод : 1973РвМП...45..423С . дои : 10.1103/revmodphys.45.423 . ISSN 0034-6861 . Архивировано из оригинала (PDF) 24 сентября 2008 г.
- ^ Бьянкони, Антонио (2003). Уго Фано и резонансы формы . Рентгеновские лучи и внутренние оболочечные процессы (19-я Международная конференция в Риме, 24–28 июня 2002 г.). Нерешенные проблемы шума и флуктуаций . Том. 652. АИП. п. 13. arXiv : cond-mat/0211452 . дои : 10.1063/1.1536357 . ISSN 0094-243X .
- ^ Витторини-Оргеас, Алессандра; Бьянкони, Антонио (07 января 2009 г.). «От теории атомной автоионизации Майораны к резонансам Фешбаха в высокотемпературных сверхпроводниках». Журнал сверхпроводимости и нового магнетизма . 22 (3): 215–221. arXiv : 0812.1551 . дои : 10.1007/s10948-008-0433-x . ISSN 1557-1939 . S2CID 118439516 .
- ^ Комбс, Дж. М.; Дюкло, П.; Кляйн, М.; Зайлер, Р. (1987). «Резонанс формы» . Связь в математической физике . 110 (2). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 215–236. Бибкод : 1987CMaPh.110..215C . дои : 10.1007/bf01207364 . ISSN 0010-3616 . S2CID 119536657 .
- ^ «Роль метастабильных состояний в химии» Джек Саймонс в книге «Резонансы в рассеянии электронов и молекул Ван-дер-Ваальсовых комплексов и реактивной химической динамике» Дональд Г. Трулар, Эд, Серия симпозиумов Американского химического общества, ACS № 263 (1984)
- ^ Зобель, Дж; Майер, У; Юнг, К; Эрхардт, Х; Причард, Х; Уинстед, К; Маккой, В. (28 февраля 1996 г.). «Абсолютные дифференциальные сечения возбуждения CO электронным ударом вблизи порога: II. Ридберговские состояния CO» (PDF) . Журнал физики B: атомная, молекулярная и оптическая физика . 29 (4). Издательство ИОП: 839–856. Бибкод : 1996JPhB...29..839Z . дои : 10.1088/0953-4075/29/4/022 . ISSN 0953-4075 . S2CID 250751335 .
- ^ Сток, Рене; Дойч, Иван Х.; Болда, Эрик Л. (31 октября 2003 г.). «Управление квантовым состоянием посредством резонанса формы, индуцированного ловушками, при ультрахолодных атомных столкновениях». Письма о физических отзывах . 91 (18): 183201. arXiv : quant-ph/0304093 . Бибкод : 2003PhRvL..91r3201S . doi : 10.1103/physrevlett.91.183201 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 14611281 . S2CID 33876413 .
- ^ Обсуждение спецификаций LBL Mol
- ^ Столте, туалет; Хансен, Д.Л.; Пьянкастелли, Миннесота ; Домингес Лопес, И.; Ризви, А.; и др. (14 мая 2001 г.). «Анионная фотофрагментация CO: селективное исследование резонансов внутреннего уровня» . Письма о физических отзывах . 86 (20). Американское физическое общество (APS): 4504–4507. Бибкод : 2001PhRvL..86.4504S . дои : 10.1103/physrevlett.86.4504 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 11384269 .
- ^ Ядерная физика: структура ядра Амос де Шалит и Герман Фешбах John Wiley & Sons Inc, Нью-Йорк, стр. 87 (1974)
- ^ Робли Д. Эванс. Книги об атомном ядре МакГроу-Хилла, стр. 448-450 и с. 455-456 (1955)
- ^ Дж. Дж. Сакураи, Современная квантовая механика, Аддисон-Уэсли Лонгман (2005), стр. 418-421 ISBN 7-5062-7314-4 [1]
- ^ Дж. М. Блатт и В. Ф. Вайскопф, Теоретическая ядерная физика John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк (1952)
- ^ Инноченти, Давиде; Почча, Никола; Риччи, Алессандро; Валлетта, Антонио; Капрара, Серджио; и др. (19 ноября 2010 г.). «Резонансные и кроссоверные явления в многозонном сверхпроводнике: настройка химического потенциала вблизи края зоны». Физический обзор B . 82 (18). Американское физическое общество (APS): 184528. arXiv : 1007.0510 . Бибкод : 2010PhRvB..82r4528I . дои : 10.1103/physrevb.82.184528 . ISSN 1098-0121 . S2CID 119232655 .