Search for a novel diatomic molecule consisting of a hydrogen atom and an excited muonic hydrogen atom

寻找由氢原子和受激μ子氢原子组成的新型双原子分子

• 批准号: 22K13980
• 负责人: 山下 琢磨
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K13980/
• 关键词: ミュオン; 共鳴状態; オージェ遷移; 少数多体系; エキゾチックアトム; 原子分子理論

電子の207倍の質量をもつ素粒子「ミュオン」は、水素標的中に入射すると、水素原子の中の電子と入れ替わり、高い励起状態のミュオン水素原子を形成する。ミュオン水素原子は脱励起してやがて基底状態に至るが、近年の実験結果から、脱励起の過程で『電子を纏ったミュオン分子共鳴状態』が形成している可能性が指摘されている。これは、大きな内部エネルギーを持ったクーロン多体擬似核を内包する新しい原子系で、高精度計算によって基礎方程式を解くことによって初めて解明できる量子状態である。さらに、これらの量子状態の存在はこれまでのミュオン原子カスケード過程の理解を書き換える可能性がある。本研究では、これまで検討されてこなかった「二原子分子描像」という切り口で、ミュオン分子と電子の四粒子系を精密計算し、衝突しきい値近傍に存在するこの量子系のエネルギー・寿命、安定性を明らかにする。本年度は、二原子分子描像を取り込んだ大規模計算のためのコード開発を進めるとともに、擬似核描像に基づいたオージェ遷移確率を計算し、共鳴幅を算出した。後者の計算では、ミュオン重水素分子の共鳴状態波動関数を複素ガウス基底関数により精密に記述し、量子状態間の双極子モーメントの行列要素を計算して求めた。従来の計算では核間距離の期待値の変化から推算されていたが、三粒子系の波動関数をあらわに用いることで近似の精度を向上した。今後二原子分子描像を取り込んだ大規模計算を行い、新しい描像が共鳴幅に与える影響を定量的に議論する。

The mass of the electron is 207 times that of the elemental particle. The electron is incident on the elemental particle. The electron is replaced by the elemental particle. The elemental particle is formed in a highly excited state. The possibility of the formation of electron entanglement and molecular resonance state in the process of excitation and deexcitation of water atom in recent years is criticized. A new atomic system, a high-precision calculation, a solution to the fundamental equations, and a solution to the quantum state are described. The existence of quantum states is a matter of understanding the atomic process and the possibility of changing it. In this study, we discuss the precise calculation of the molecular and electron four-particle system, the existence of conflicts in the vicinity, and the development of the quantum system. This year's atomic and molecular imaging was carried out on a large scale to calculate the mobility and total amplitude of the image. The calculation of the latter is based on the accurate description of the resonance state ratio of the heavy molecule and the calculation of the array elements of the dipole between the quantum states. The calculation of the expected value of the distance between nuclei is based on the accuracy of the approximation. In the future, two atomic molecular images will be used for large-scale calculation, and new images will be used for quantitative analysis of common amplitude.

项目成果

Four-body variational calculation of a hydrogen-like atom involving an excited muonic molecule

涉及激发μ子分子的类氢原子的四体变分计算

• DOI: 10.1088/1742-6596/2207/1/012035
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series
• 作者: Yamashita Takuma;Niiyama Motoaki;Yasuda Kazuhiro;Kino Yasushi
• 通讯作者: Kino Yasushi

Four-body calculation of muonic molecular resonances in an electron cloud

电子云中μ子分子共振的四体计算

• 发表时间: 2022
• 作者: Takuma Yamashita;Kazuhiro Yasuda;Yasushi Kino
• 通讯作者: Yasushi Kino

ミュオン水素分子イオンの解離 X 線スペクトルの非断熱計算

μ子氢分子离子解离X射线谱的非绝热计算

• 发表时间: 2022
• 作者: 山下琢磨;安田和弘;奥津賢一;木野康志
• 通讯作者: 木野康志

Near-threshold behavior of positronium-antihydrogen scattering cross sections

正电子素-反氢散射截面的近阈值行为

• DOI: 10.1103/physreva.105.052812
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review A
• 影响因子: 2.9
• 作者: Yamashita Takuma;Kino Yasushi;Hiyama Emiko;Jonsell Svante;Froelich Piotr
• 通讯作者: Froelich Piotr

Four-body calculation of positronium-antihydrogen scattering near antihydrogen positive ion production threshold

反氢正离子产生阈值附近正电子-反氢散射的四体计算

• 发表时间: 2023
• 作者: T. Yamashita;Y. Kino;E. Hiyama;S. Jonsell;P. Froelich
• 通讯作者: P. Froelich