氦原子基态能量的精确计算.docVIP

  氦原子基态能量的精确计算 程智* （广州大学教育学院） 5 10 15 20 25 30 35 40 摘要：本文通过虚光子的假设来解决氦原子以及类氦离子基态能量问题。在已有工作基础上， 曐攫假设了在氦原子及类氦离子中，电子与电子、电子与原子核之间构成了一个不太稳定的 系统，导致三者之间会出现不断变化的相互作用。而这种相互作用直接导致了粒子之间的虚 光子交换。这种虚光子交换过程也同样会影响到氦原子以及类氦离子的基态能量，且随着原 子核中所包含的质子数量的增大，这种虚光子交换对基态能量的影响逐渐增大。曐攫获得了 氦原子基态能量计算的精确公式 。 由该公式计算出来的氦原子基态能量为 -2.9033864868188(69)a.u.，这与 NIST 给出的实验结果-213)a.u.还是比较接近的。 另外曐攫也尝试对多个类氦离子的基态能量进行计算，计算结果与实验结果相比，误差都有 所减少。 关键词：虚光子；氦原子；类氦离子；基态能量 中图分类号：O412.1 The Accurate calculation of Helium atoms ground state energy CHENG Zhi (Education School, Guangzhou University) Abstract: In this paper, we try to solve the helium atom and helium-like ions’ ground state energy problem by the hypothesis of virtual photons. Based on the previous work, we assume that the system formed by electron-electron, electrons and the nucleus is an un-stable system. There are many interactions existed among those particles. The direct result of these interactions among particles will cause the exchange of virtual photons. These virtual photon exchanges will also affect the ground state energy of helium atom and helium-like ions, and this affection will increase as the number of protons in the nucleus increases. In this paper, we get the exact formula to calculate the ground state energy of helium atom. The helium atom’s ground state energy that calculates by the formula is -2.9033864868188(69)a.u., which are relatively close to NIST’s results -213)a.u.. This work also try to calculate the ground state energy of helium-like ions, the errors are small by compared with the experimental results. Key words: Virtual photon; Helium atom; Helium-like ions; Ground state energy 0 引言 ，2] 比较简单直观，但是计算结果没有变分法好。而变分法计算过程则比较复杂[4]。在利用了虚 ，6] 设来解决氦原子基态能级问题的好处在于，物理图像比较清晰，计算过程非常简单，改进的 余地比较大。 文献[5]考虑了氦原子处于比较稳定的状态情况下，基态能量的计算问题。然而与氢原 子不同，氦原子中存在两个电子，这两个电子之间的排斥力与电子与原子核之间的吸引力方 向相反，很难使其处于一个非常稳定的状态。这样电子与原子核之间的距离会不断发生变化， 从而导致电子与原子核之间出现不同类型的相互作用。这种相互作用就可能导致电子与电 作者简介：程智（1967-），男，副教授，主要研究方向：远程教育，基础物理. gzchengzhi@ -1-   子、电子与原