多通道量子數虧損理論
正文
一種可以統一處理原子激發態（即受激態）能級結構的量子理論。已經被推廣套用於處理負離子和雙原子分子的激發態能級結構。原子激發態能級結構包括分立、自電離共振和連續三類能譜區域。原子的連續能級和自電離共振能級結構同電子與該離化態原子的各種碰撞過程密切相關。當激發態原子可以被視為“一個離子實和一個激發電子”的體系時，多通道量子數虧損理論能夠嚴謹地分析其激發態能級結構和有關的物理過程。激發電子可以是束縛的,也可以是非束縛的,這將視該激發態處於分立能級，自電離共振或連續能態而定。對這個激發電子來說，在位形空間中可分解為兩個區域──作用域內和作用域外。在作用域內,激發電子穿入離子,和離子組成一個複合體，此時電子與離子相互作用是個多體問題──必須考慮所有電子之間的相互作用。在作用域外，激發電子和離子間的相互作用可以用庫侖勢來描述。這就成為量子力學中的雙體問題──即單電子問題。離子可能有不同的能態，激發電子也可有不同的角動量和能量。因此，對於具有一定總能量、總角動量和宇稱性的“電子－離子”體系，將有各種不同的分解模式。例如,把氬原子的3p電子激發至s或d的激發軌道,形成處於激發態的氬原子，當該激發態的總角動量和宇稱性為Jπ為1-時,將存在對於該氬離子(2P┩或2P7/2)與激發電子(S┩、d7/2或d5/2)的五種耦合,即(2P7/2s┩)、(2P┩s┩)、(2P7/2d7/2)、(2P┩d7/2)和 (2P7/2d5/2)。這些分解模式被稱為分解通道。在特定分解通道中，作用域外的單電子問題可以用解析方法嚴謹地求解。因此只要確定了這“電子－離子”體系波函式在作用域面的邊界條件，該體系的激發態能級結構就可以簡化成為量子力學中的單電子問題；具體地說，利用庫侖波函式的數學性質，可以由各種不同的無限遠邊界條件解析地得出各種不同的能級結構。因此，可以統一地描述分立、自電離共振和連續能態結構，以及有關的碰撞物理問題。多通道量子數虧損理論表明，可以用短程散射矩陣（不計長程庫侖作用引起的相移，因這部分已經解析地處理完畢）代表作用域面的邊界條件，該短程散射矩陣的對角化表象就是本徵通道。本徵通道的物理圖像可以理解為: 在第α個本徵通道中,由於作用域內的較強的相互作用，使得在作用域外所有分解通道的電子徑向波函式成為具有共同相移πμα的庫侖駐波,在各個分解通道中的庫侖駐波則以特定的權重Uiα線性疊加在一起(下角標表示各分解通道)。因此所有的本徵通道能夠有效地描述在作用域內複合體的動力學特性，並可用下列物理參數定量地描述：它們是短程散射矩陣的本徵值（即本徵量子數虧損μα）和其本徵矢量 Uiα（所有本徵矢量組成正交的轉換矩陣）。這組物理參數的值可以從下面兩種方法之一得到：①根據精確的能譜實驗數據，採用數值逼近法決定；②採用第一原理的理論計算方法決定。實踐中認為這兩種方法相互結合是最有效的。當體系激發能量變化時，這組物理參數的變化是緩慢平滑的，因此只要得到本徵量子數虧損μα和轉換矩陣Uiα的數據,就等於定量地掌握了該原子體系的激發能級結構及其有關的物理過程。
