Fundamentación y utilización de aproximaciones clásicas en colisiones de iones con átomos

• Autores: Reinhold Larsson, Carlos Oscar
• Año de publicación: 1987
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Falcón, Carlos Alberto
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Esta tesis trata sobre los procesos de ionización y capturaelectrónica que ocurren como consecuencia de la colisión de union positivo pesado con un blanco formado por un núcleo pesado yun electrón activo. En el presente trabajo describiremos estosfenómenos mediante aproximaciones totalmente clásicas: losiones pesados proyectil y núcleo blanco son tratados comopartículas clásicas, mientras que la función de onda asociada alelectrón activo es tratada como un fluido clásico. Se presenta una conexión original entre algunasaproximaciones clásicas de la teoría de colisiones y la mecánicacuántica. Esta conexión está basada en la interpretaciónhidrodinámica de la función de onda cuántica. Se precisan lasaproximaciones cuánticas que conducen a una formulaciónsemiclásica de los modelos de Thomson y Monte Carlo detrayectorias clásicas y se definen las funciones de ondaasociadas a los mismos. Se hace una discusión acerca de losprocedimientos que pueden ser utilizados para calcular seccioneseficaces de dispersión. Se muestra que, si se integra laamplitud de transición por unidad de tiempo, se obtiene elcorrecto comportamiento de las secciones eficaces a altasenergías de colisión. También se presenta la implementación numérica del método Monte Carlo de trayectorias clásicas. Se muestran distintasdistribuciones iniciales que pueden utilizarse y se deducen,dentro del formalismo de la ecuación de Liouville, las leyes deescala asociadas a las secciones eficaces clásicas. Se indicacómo tomar muestras representativas de cada una de las posiblesdistribuciones iniciales a ser utilizadas. El método Monte Carlo de trayectorias clásicas es utilizadopara estudiar distintos sistemas colisionantes. Se presentansecciones eficaces totales de ionización y captura electrónicapara colisiones de iones multicargados con blancos de H(1s), He+(1s) y H(2s) y se discute el rango de validez del método. Semuestra que, contrariamente a lo que predice la primeraaproximación de Born, las secciones eficaces totales ysimplemente diferenciales de ionización y excitación no aumentanindefinidamente con la carga del proyectil y se investiga lasaturación de las mismas. También se estudian los sistemas H(+) + He y H(+) + Li(+), los cuales involucran blancos de doselectrones, representando las interacciones mediante potencialesmodelo y dentro del formalismo de electrones independientes. Entodos los casos se obtiene un buen acuerdo con otros modelosteóricos y/o datos experimentales, salvo para la dobleionización de He.
This thesis deals with the ionization and electron-captureprocesses that take place as a consecuence of the collisionbetween a heavy positive ion and a target consisting in a heavynucleus and an active electron. Completely classicalapproximations are used to describe these processes: theprojectile and target-nucleus heavy ions are considered to beclassical particles, while the wavefunction associated to theactive electron is treated as a classical fluid. A connection between quantum mechanics and some classicalapproximations is presented. This connection is based on thefluid-dynamical interpretation of the quantum wavefunction. Theclassical trajectory Monte Carlo and Thomson methods are derivedas suitable approximations in a quantum mechanical formalism andthe associated wavefunctions are defined. A discussion is madeabout the procedure to be used to calculate scattering crosssections. It is shown that if the transition amplitude per unittime is integrated, the correct behaviour of the cross sectionsat high collision energies is obtained. The numerical implementation of the classical trajectory Monte Carlo method is also presented. Different initialdistributions that may be used are shown and the scaling lawsassociated with the classical cross sections are deduced withinthe Liouville equation formalism. The way to sample initialconditions representing different initial distributions is alsoshown. The classical trajectory Monte Carlo method is employed tostudy different collision systems. Total ionisation and capturecross sections for fully stripped ions colliding with H(1s), He+(1s) and H(2s) targets are presented and the validity rangeof the classical approximation is discussed. It is shown that,contrarily to the predictions of the first Born approximation,total and single differential ionization and excitation crosssections are bound when the projectile charge is increased. Thesaturation of those cross sections is investigated. The systems H(+) + He and H(+) + Li(+), which involve two-electron targets, are alsostudied by representing the interactions with model potentialsand within the independent-electron formalism. Good agreementis found with other theoretical approximations and/orexperimental data, except for double ionization of He.
Fil: Reinhold Larsson, Carlos Oscar. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.