Jan Premus Mendelovo gymnázium v Opavě

1. Revidované výsledky srážek iontů Rg+ s klastry Rg3,analýza disociovaných stavů systému Rg4+, rozvoj balíku Multidis (v rámci projektu Otevřená věda II) Jan PremusMendelovo gymnázium v Opavě Pracoviště: Ostravská univerzita v Ostravě Vedoucí stáže: Ivan Janeček

2. Řešený problém 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/SSa 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 MF – AMP/S MF – AMP/SS Total cross section ( Å2 ) Energy of projectil (eV)

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 + Rg Krypton Xenon Argon --- 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 Argon Rg3+ Rg --- energie neutrálního trimeru — energie nabitého trimeru — energie stabilní konfigurace neutrálního trimeru + nulové kmity

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)