Диссертация (1145407), страница 13
Текст из файла (страница 13)
2.6: a) Ëèíèÿ Ôèëëèïñà äëÿ òð¼õ àòîìîâ 4 He : ýíåðãèÿ ñâÿçè He3 êàêóíêöèÿ äëèíû ðàññåÿíèÿ He-He2 äëÿ ÷åòûð¼õ ÷àñòî èñïîëüçóåìûõ ìîäåëüíûõ ïîòåíöèàëîâ. Îòìåòèì ïðèáëèçèòåëüíóþ ëèíåéíîñòü ñîîòíîøåíèÿ (ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ). b) Ìîäèèöèðîâàííàÿ ëèíèÿ Ôèëëèïñà äëÿ òð¼õàòîìîâ 4 He, ïîñòðîåííàÿ äëÿ òîãî æå íàáîðà ïîòåíöèàëîâ. Îòìåòèì áîëååòî÷íóþ ëèíåéíîñòü.óíèâåðñàëüíîñòü áëèçîñòü ê åèìîâñêîìó ðåæèìó äëÿ òð¼õ÷àñòè÷íûõñèñòåì.Êàê îòìå÷åíî Åèìîâûì è Òêà÷åíêî [89℄, äëÿ ñëàáîñâÿçàííûõ òð¼õ÷àñòè÷íûõ ñîñòîÿíèé äîëæíà âûïîëíÿòüñÿ ñëåäóþùàÿ ïðèáëèæåííàÿ çàâèñèìîñòüE2 − E3 ≈ 1/(2m12a23 )(2.2)ãäå E2 - ýíåðãèÿ ñâÿçè äèìåðà è m12 - ïðèâåä¼ííàÿ ìàññà ñèñòåìû àòîìäèìåð.
Áîëåå ÿâíî ëèíåéíîñòü êîððåëÿöèè ìîæåò áûòü ïîä÷åðêíóòà, åñëè89ïåðåïèñàòü óðàâíåíèå 2.2 ÷åðåç áåçðàçìåðíûå ïåðåìåííûå√α ≡ a3 −2m12E2pω ≡ 1/ E3/E2 − 1(2.3)Ïåðåìåííàÿ α ìîæåò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê îáåçðàçìååííàÿ äëèíà ðàññåÿíèÿ àòîìà íà äèìåðå, à ω õàðàêòåðèçóåò ýíåðãèþ ñâÿçè òð¼õ÷àñòè÷íîãîñîñòîÿíèÿ. Åñëè òð¼õ÷àñòè÷íîå ñîñòîÿíèå, áëèæàéøåå ê äâóõ÷àñòè÷íîìóïîðîãó, ñèëüíî ñâÿçàííî, âåëè÷èíà ω ìàëà; áîëüøèå çíà÷åíèÿ ω óêàçûâàþòíà íàëè÷èå ñëàáîñâÿçàííîãî òð¼õ÷àñòè÷íîãî ñîñòîÿíèÿ. ïðåäûäóùåì ðàçäåëå ìû îïèñàëè äåòàëüíûå òåñòû òð¼õ÷àñòè÷íîãîêîäà íà ïðèìåðå òð¼õ àòîìîâ 4 He [60, 49, 44, 67, 45, 46, 61, 62, 68, 75, 76℄,èñïîëüçóåì ýòè ðåçóëüòàòû äëÿ ïåðâîé èëëþñòðàöèè íàøåé óëó÷øåííîé ïàðàìåòðèçàöèè.
Ëèíèÿ Ôèëëèïñà äëÿ òð¼õ àòîìîâ ãåëèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì÷åòûð¼õ ÷àñòî èñïîëüçóåìûõ ìîäåëüíûõ ïîòåíöèàëîâ ïðèâåäåíà íà ðèñóíêå 2.6a, ãäå E3 - ýíåðãèÿ îêîëîïîðîãîâîãî ñîñòîÿíèÿ He3 (îïðåäåë¼ííàÿîòíîñèòåëüíî òð¼õ÷àñòè÷íîãî ïîðîãà), è a3 - äëèíà ðàññåÿíèÿ àòîìà ãåëèÿíà äèìåðå. èñóíîê 2.6b äåìîíñòðèðóåò ìîäèèöèðîâàííóþ ëèíèþ Ôèëëèïñà, ïîëó÷åííóþ ïåðåõîäîì ê áåçðàìåðíûì ïåðåìåííûì. Î÷åâèäíî, ÷òî âíîâûõ ïåðåìåííûõ ëèíåéíîñòü çàâèñèìîñòè ñòàíîâèòñÿ áîëåå âûðàæåííîé. òî æå âðåìÿ, ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî íåñìîòðÿ íà âèäèìóþ ëèíåéíîñòüñîîòíîøåíèÿ íà ðèñóíêå 2.6b, óðàâíåíèå 2.2 íå âûïîëíÿåòñÿ.Óðàâíåíèå 2.2 ïðîèñõîäèò èç òîãî ïðîñòîãî èçè÷åñêîãî àêòà, ÷òî äëèíà ðàññåÿíèÿ àòîìà íà äèìåðå îïðåäåëÿåòñÿ ïîëþñîì t-ìàòðèöû, îòâå÷àþùèì îêîëîïîðîãîâîìó ñîñòîÿíèþ òðèìåðà.
Ïî ýòîé ïðè÷èíå, â óñëîâèÿõìàëîñòè âêëàäîâ âñåõ äðóãèõ ïîëþñîâ, ñëåäóåò îæèäàòü ëèíåéíîãî ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó áåçðàçìåðíûìè ïàðàìåòðàìè α ≈ ω . Ïðîâåðèì ýòî ïðåä-ïîëîæåíèå äëÿ ñèñòåì òð¼õ òîæäåñòâåííûõ áîçîíîâ, èññëåäóÿ êîððåëÿöèþìåæäó ýòèìè ïàðàìåòðàìè äëÿ íàáîðà ìîäåëüíûõ ïîòåíöèàëîâ ñ ìåíÿþ90ùèìèñÿ â øèðîêèõ ïðåäåëàõ äâóõ÷àñòè÷íîé äëèíîé ðàññåÿíèÿ è ýíåðãèåéñâÿçè.Íà ðèñóíêå 2.7 ïðèâåäåíû ìîäèèöèðîâàííûå ëèíèè Ôèëëèïñà äëÿøåñòè ñåìåéñòâ ðàçëè÷íûõ äâóõ÷àñòè÷íûõ ïîòåíöèàëîâ.
Ýòè ïîòåíöèàëûâêëþ÷àþò ïîòåíöèàë TTY âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäâó àòîìàìè ãåëèÿ ñ èñêóññòâåííî ââåä¼ííîé âàðüèðóåìîé êîíñòàíòîé ñâÿçè, ñåìåéñòâî ïîòåíöèàëîâÁàðãìàííà [90℄ ñ èêñèðîâàííûì ìàëûì çíà÷åíèåì ýåêòèâíîãî ðàäèóñàâçàèìîäåéñòâèÿ è äëèíîé ðàññåÿíèÿ, âàðüèðóþùåéñÿ îò 2 äî 250 àòîìíûõåäèíèö, ïîòåíöèàë Áàðãìàííà ñ ýåêòèâíûì ðàäèóñîì âçàèìîäåéñòâèÿ,îòâå÷àþùèì âåëè÷èíå äëÿ âçàèìîäåéñòâèÿ àòîìîâ ãåëèÿ, ñåìåéñòâî ïîòåíöèàëîâ Áàðãìàííà ñ âàðüèðóþùåéñÿ àñèìïòîòè÷åñêîé íîðìàëèçàöèîííîéêîíñòàíòîé, è ïîòåíöèàë MTV ("ñèììåòðè÷íàÿ ìîäåëü"ÿäðà òðèòèÿ) ñ âàðüèðóåìîé êîíñòàíòîé ñâÿçè. Äëÿ øèðîêîãî íàáîðà çíà÷åíèé ω î÷åâèäíàëèíåéíîñòü ñîîòíîøåíèÿ, õîòÿ çàìåòíû è îòêëîíåíèÿ îò ëèíåéíîãî ïîâåäåíèÿ, îñîáåííî â îáëàñòè ìàëûõ çíà÷åíèé òð¼õ÷àñòè÷íîé äëèíû ðàññåÿíèÿ(ïîäðîáíî ïîêàçàíî íà âðåçêå ðèñóíêà 2.7, äåìîíñòðèðóþùåé ñëîæíóþ ïðèðîäó êîððåëÿöèè). Èíòåðåñíîå ñâîéñòâî ñîîòíîøåíèÿ, êîòîðîå âûãëÿäèòíåîæèäàííûì âèäèìàÿ óíèâåðñàëüíîñòü ïîâåäåíèÿ êðèâîé ïðè ìàëûõçíà÷åíèÿõ òð¼õ÷àñòè÷íîé äëèíû ðàññåÿíèÿ, ïðè êîòîðîé ïîâåäåíèå êðèâîéîêàçûâàåòñÿ ñóùåñòâåííî íåëèíåéíûì.Äëÿ ëó÷øåãî ïîíèìàíèÿ ïðèðîäû ñëîæíîé êîððåëÿöèè ìåæäó îáåçðàçìåðåííûìè äëèíîé ðàññåÿíèÿ è ýíåðãèåé ñâÿçè òð¼õ÷àñòè÷íîé ñèñòåìû,ïðîäåìîíñòðèðîâàííîé íà ðèñóíêå 2.7, íà ðèñóíêå 2.8 ïîêàçàí òîò æå ãðàèê êîððåëÿöèè äëÿ îäíîãî ñåìåéñòâà äâóõ÷àñòè÷íûõ ïîòåíöèàëîâ (ïîòåíöèàë Áàðãìàííà ñ ýåêòèâíûì ðàäèóñîì âçàèìîäåéñòâèÿ r0 = 1 a.u.), íîñ áîëüøèìè ïðåäåëàìè èçìåíåíèé äâóõ÷àñòè÷íîé äëèíû ðàññåÿíèÿ.
Òàêæåïîêàçàíû òð¼õ÷àñòè÷íûå äàííûå, îòâå÷àþùèå ðåøåíèþ ðåãóëÿðèçîâàííûõ91scaled TTYBargmann fit to TTYBargmann r0=1.0 a.u.Bargmann r0=2.0 a.u.scaled MTVBargmann r0=1.0 a.u., µ=1.8α40208642001010202330ω45640èñ. 2.7: Ìîäèèöèðîâàííàÿ ëèíèÿ Ôèëëèïñà äëÿ øèðîêîãî íàáîðà äâóõ÷àñòè÷íûõ ïàðàìåòðîâ è íåñêîëüêèõ ðàçëè÷íûõ äâóõ÷àñòè÷íûõ ïîòåíöèàëîâ.
Êðåñòàìè îòìå÷åíû ðåçóëüòàòû äëÿ ðåàëèñòè÷åñêèõ ïîòåíöèàëîâ âçàèìîäåéñòâèÿ àòîìîâ ãåëèÿ (ñì. ðèñóíîê 2.6)92óðàâíåíèé Ñêîðíÿêîâà-Òåð-Ìàðòèðîñÿíà (ÑÒÌ) [91, 92℄.Ìîæíî èäåíòèèöèðîâàòü äâà ñóùåñòâåííî îòëè÷àþùèõñÿ ðåæèìà:óíèâåðñàëüíûé ðåæèì è ðåæèì ñèëüíîé ñâÿçè.  ðåæèìå ñèëüíîé ñâÿçè(õàðàêòåðèçóåìîì îòíîñèòåëüíî ìàëîé äëèíîé ðàññåÿíèÿ â äâóõ÷àñòè÷íîéïîäñèñòåìå) îðìà ìîäèèöèðîâàííîé ëèíèè Ôèëëèïñà çàâèñèò îò ïîòåíöèàëà (âðåçêà íà ðèñóíêå 2.7) è, êàê ïðàâèëî, ñëåäóåò âûòÿíóòîé ïîëóïåòëåâûøå óíèâåðñàëüíîé êðèâîé.
Ñïåðâà, ñ ðîñòîì äâóõ÷àñòè÷íîé äëèíû ðàññåÿíèÿ, òî÷êè íà ìîäèèöèðîâàííîé ëèíèè Ôèëëèïñà äâèæóòñÿ íàïðàâîíàä óíèâåðñàëüíîé ÷àñòüþ ãðàèêà, äîñòèãàþò ëîêàëüíîãî ìàêñèìóìà, èçàòåì ïîâîðà÷èâàþòñÿ íàëåâî âíèç, ïðèáëèæàÿñü ê êðèâîé, îòâå÷àþùåéóíèâåðñàëüíîìó ðåæèìó. óíèâåðñàëüíîì ðåæèìå, ñ ðîñòîì äâóõ÷àñòè÷íîé äëèíû ðàññåÿíèÿòî÷êè íà ìîäèèöèðîâàííîé ëèíèè Ôèëëèïñà äâèæóòñÿ íàëåâî, âäîëü óíèâåðñàëüíîé êðèâîé. Ôîðìà óíèâåðñàëüíîé êðèâîé ïðîèñòåêàåò èç âêëàäîâäâóõ ïîëþñîâ òð¼õ÷àñòè÷íîé t-ìàòðèöû, îòâå÷àþùåé îáðàçîâàíèþ îêîëîïîðîãîâûõ ñâÿçàííûõ ëèáî âèðòóàëüíûõ ñîñòîÿíèé.Ìîæíî âûäåëèòü òðè çàìåòíî îòëè÷àþùèåñÿ ÷àñòè óíèâåðñàëüíîé êðèâîé. Ëèíåéíàÿ ÷àñòü íà ïðàâîì êîíöå îòâå÷àåò áîëüøîé ïîëîæèòåëüíîéäëèíå ðàññåÿíèÿ àòîìà íà äèìåðå è î÷åíü ñëàáîñâÿçàííîìó òð¼õ÷àñòè÷íîìóñîñòîÿíèþ.
àñõîäÿùàÿñÿ ÷àñòü íà ëåâîì êîíöå êîððåëÿöèîííîãî ãðàèêàîòâå÷àåò áîëüøèì îòðèöàòåëüíûì çíà÷åíèÿì äëèíû ðàññåÿíèÿ àòîìà íàäèìåðå è óêàçûâàþò íà îáðàçîâàíèå îêîëîïîðãîâîãî âèðòóàëüíîãî óðîâíÿ.Ñ ðîñòîì ìîäóëÿ äâóõ÷àñòè÷íîé äëèíû ðàññåÿíèÿ ýòî âèðòóàëüíîå ñîñòîÿíèå ïðåâðàùàåòñÿ â ñâÿçàííîå, è ñîîòâåòñòâóþùàÿ òî÷êà íà ìîäèèöèðîâàííîé ëèíèè Ôèëëèïñà ïåðåñêàêèâàåò íà äàë¼êèé ïðàâûé êîíåö ïîëîæèòåëüíîé, ëèíåéíîé ÷àñòè óíèâåðñàëüíîé êðèâîé. Ìîæíî òàêæå âûäåëèòüïåðåõîäíûé íåëèíåéíûé ðåæèì, â êîòîðîì îáåçðàçìåðåííàÿ òð¼õ÷àñòè÷íàÿ93äëèíà ðàññåÿíèÿ α ìàëà, è îáà ïîëþñà äàþò âêëàä â îðìó óíèâåðñàëüíîéêðèâîé.Íàèáîëåå ïðîñòóþ êà÷åñòâåííóþ èíòåðïðåòàöèþ óíèâåðñàëüíîé ÷àñòèïðåäñòàâëåííîé êàðòèíû ìîæíî ïîëó÷èòü èç ïðîñòîãî àíàëèçà ñïåêòðà îïåðàòîðà ÔàääååâàK̂(E) = Ĝ2 (E)V (P̂ + + P̂ − ) ,ãäå Ĝ2 (E) = (Ĥ0 + V − E)−1 - óíêöèÿ ðèíà äëÿ òð¼õ÷àñòè÷íîãî êà-íàëüíîãî ãàìèëüòîíèàíà, Ĥ0 - ãàìèëüòîíèàí òð¼õ ñâîáîäíûõ ÷àñòèö, V äâóõ÷àñòè÷íûé ïàðíûé ïîòåíöèàë è Pˆ± - îïåðàòîð ïðåîáðàçîâàíèÿ êîîðäèíàò ßêîáè.
Óðàâíåíèå äëÿ êîìïîíåíò âîëíîâîé óíêöèè ðàññåÿíèÿ1ïðèíèìàåò îðìó[1 + K̂(E)]Φ = −V (P̂ + + P̂ − )χ0 ,ãäå χ0 - êëàñòåðíàÿ ïëîñêàÿ âîëíà, îòâå÷àþùàÿ ñâîáîäíîìó äâèæåíèþ àòîìà îòíîñèòåëüíî äèìåðà. Êîìïîíåíòà âîëíîâîé óíêöèè ñâÿçàííîãî ñîñòîÿíèÿ îòâå÷àåò ðåøåíèþ îäíîðîäíîãî óðàâíåíèÿ[1 + K̂(E)]Φ = 0 .Îïåðàòîð Ôàääååâà K̂(E) äëÿ êîðîòêîäåéñòâóþùèõ ïîòåíöèàëîâ èìååòäèñêðåòíûé ñïåêòð λn (E). Äëÿ E ≤ E2 ñîáñòâåííûå çíà÷åíèÿ λn (E) âåùåñòâåííû. îêðåñòíîñòè äâóõ÷àñòè÷íîãî ïîðîãà E = E2 îïåðàòîð Ôàääååâà ìîæíî àïïðîêñèìèðîâàòü ñóììîé ïðîåêòîðîâ íà ñîñòîÿíèÿ, îòâå÷àþùèå áëèæàéøèì ê −1 ñîáñòâåííûì çíà÷åíèÿì λ+ and λ− , è äëèíó ðàññåÿíèÿ àòîìàíà äèìåðå ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäåa+a−a3 =+.1 + λ+ (E2) 1 + λ− (E2)1 Òð¼õ÷àñòè÷íàÿâîëíîâàÿ óíêöèÿ ìîæåò áûòü âîññòàíîâëåíà èç êîìïîíåíòû êàêP − )Φ.94(2.4)Ψ = (1 + P + +Âîçìîæíû äâå ñèòóàöèè: 1) îäíî èç ñîáñòâåííûõ çíà÷åíèé λ+ (E2 ) ëèáîλ− (E2) î÷åíü áëèçêî ê êðèòè÷åñêîé âåëè÷èíåλ = −1, è ñîîòâåòñòâóþ-ùèé ÷ëåí èìååò îïðåäåëÿþùèé âêëàä â äëèíó ðàññåíèÿ àòîìà íà äèìåðå;2) îáà ÷ëåíà äàþò çàìåòíûé âêëàä.
Ïåðâûé ñëó÷àé îòâå÷àåò ëèíåéíîìóè ñèíãóëÿðíîìó ðåæèìàì ïîâåäåíèÿ óíèâåðñàëüíîé çàâèñèìîñòè α(ω).Âòîðîé ñëó÷àé îòâå÷àåò ïðîìåæóòî÷íîìó ðåæèìó ìàëîé îáåçðàçìåðåííîéòð¼õ÷àñòè÷íîé äëèíû ðàññåÿíèÿ α.Ýòà èíòåðïðåòàöèÿ ïðîèëëþñòðèðîâàíà ðèñóíêîì 2.9, ãäå ñîâìåñòíî ïîêàçàíî ïîâåäåíèå òð¼õ÷àñò÷íîé äëèíû ðàññåÿíèÿ è ñïåêòð òð¼õ÷àñòè÷íîãîîïåðàòîðà êàê óíêöèè äâóõ÷àñòè÷íîé äëèíû ðàññåÿíèÿ. Ïîëþñà òð¼õ÷àñòè÷íîé äëèíû ðàññåÿíèÿ îòâå÷àþò ñîáñòâåííûì çíà÷åíèÿì òð¼õ÷àñòè÷íîãî îïåðàòîðà, ïåðåñåêàþùèì êðèòè÷åñêîå çíà÷åíèå λ(E2 ) = −1, ïðè êîòî-ðîì îáðàçóåòñÿ íîâîå òð¼õ÷àñòè÷íîå ñâÿçàííîå ñîñòîÿíèå.Ïðèâåä¼ì íåñêîëüêî ïðàêòè÷åñêè âàæíûõ íàáëþäåíèé. Óíèâåðñàëüíàÿ÷àñòü ìîäèèöèðîâàííîé ëèíèè Ôèëëèïñà õîðîøî âîñïðîèçâîäèòñÿ ïðîñòîé îðìóëîéα=1ωα1+ ω + α0− ω10(2.5)ïðè α1 = 5.5, ω0 = 0.419 è α0 = 4. Çäåñü ïåðâûé ÷ëåí îòâå÷àåò çà îïèñàíèå áîëüøîé îòðèöàòåëüíîé äëèíû ðàññåÿíèÿ, äðóãèå äâà ÷ëåíà îòâå÷àþòçà ðåæèì áîëüøîé ïîëîæèòåëüíîé äëèíû ðàññåÿíèÿ.
Óðàâíåíèå 2.5 ìîæíîèñïîëüçîâàòü â ïðàêòè÷åñêèõ âû÷èñëåíèÿ äëÿ îöåíêè ýíåðãèè ñâÿçè òðèìåðà ïî òð¼õ÷àñòè÷íîé äëèíå ðàññåÿíèÿ è äâóõ÷àñòè÷íûì íàáëþäàåìûì.Áîëåå ïðîñòàÿ ýìïèðè÷åñêàÿ îðìóëà α = ω + 32 (1−1/ω 2) õîðîøî ðàáîòàåòäëÿ ïîëîæèòåëüíîé òð¼õ÷àñòè÷íîé äëèíû ðàññåÿíèÿ.Òùàòåëüíîå ðàññìîòðåíèå óíèâåðñàëüíîé ÷àñòè ìîäèèöèðîâàííîé ëèíèè Ôèëëèïñà ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü íåñêîëüêî íîâûõ óíèâåðñàëüíûõ, íåçàâèñÿùèõ îò îðìû êîðîòêîäåéñòâóþùåãî ïîòåíöèàëà âçàèìîäåéñòâèÿ ñî9562.21064.9α50-52.52.22.12 21005.169 200 1501216 30020 401458zero range267773.867.8model: 1st branchzero range model: all higher branchesBargmann potential: strong coupling regimeBargmann potential: single pole regimeBargmann potential: two dominating poles regime2832333537-108070.738024ω6810èñ.
2.8: Ìîäèèöèðîâàííàÿ ëèíèÿ Ôèëëèïñà äëÿ ïîòåíöèàëà Áàðãìàííàè ìîäåëè íóëåâîãî ðàäèóñà âçàèìîäåéñòâèÿ. Äëÿ ïîòåíöèàëà Áàðãìàííàýåêòèâíûé ðàäèóñ âçàèìîäåéñòâèÿ çàèêñèðîâàí ïðè 1 a.u., äëèíà ðàññåÿíèÿ âàðüèðóåòñÿ îò 2 äî 460 a.u. Ñîîòâåòñòâóþùèå âåëè÷èíû äâóõ÷àñòè÷íîé äëèíû ðàññåÿíèÿ a2 îòìå÷åíû âäîëü êðèâîé.961000250a)a3 , a.u.a3 , a.u.5000b)0-500-1-1λ-2500λ-10000-2-2Strong couplingTwo major polesOne major pole-3-4110a2 , a.u.100-31000-4110a2 , a.u.1001000èñ.
2.9: Äëèíà ðàññåÿíèÿ àòîìà íà äèìåðå è ñïåêòð ÿäðà óðàâíåíèé Ôàääåâà (a) è Ñêîðíÿêîâà-Òåð-Ìàðòèðîñÿíà (b) ïðè ýíåðãèè äâóõ÷àñòè÷íîãîïîðîãà êàê óíêöèÿ äëèíû äâóõ÷àñòè÷íîãî ðàññåÿíèÿ. a) Ïîòåíöèàë Áàðãìàííà, r0 = 1 a.u.; b) ìîäåëü âçàèìîäåéñòâèÿ íóëåâîãî ðàäèóñà.97îòíîøåíèé. Òàê äëèíà ðàññåÿíèÿ àòîìà íà äèìåðå îáðàùàåòñÿ â íóëü ïðèîòíîøåíèè ìåæäó ýíåðãèÿìè ñâÿçè òð¼õ÷àñòè÷íîé è äâóõ÷àñòè÷íîé ñèñòåìû E3 /E2 ≈ 2.54.