形状共鳴

量子力学において、形状共鳴とは、電子がポテン​​シャル障壁の形状によって閉じ込められる準安定状態である。[ 1 ] Altunata [ 2 ]は、「準束縛準位の崩壊後も系の内部状態が変化しない」状態を形状共鳴と定義している。分子系における共鳴とその分類に関するより一般的な議論は、Schulzのレビュー記事[ 3 ] [ 4 ] 、 Fano共鳴 線形の発見[ 5 ]、 Antonio Bianconiによるこの分野におけるMajoranaの先駆的研究[ 6 ] 、そしてCombesらによる数学的レビュー[ 7 ]を参照のこと。

量子力学

量子力学において、形状共鳴はフェシュバッハ共鳴とは対照的に、ある自由度とフラグメンテーションに関連する自由度（反応座標）との間の結合がゼロに設定されている場合、束縛状態にならない共鳴である。より簡単に言えば、形状共鳴の全エネルギーは、分離されたフラグメントエネルギーよりも大きい。[ 8 ] この違いが寿命とスペクトル幅に及ぼす実際的な影響については、ゾベルなどの研究で言及されている。[ 9 ]

関連用語には、特殊な形状共鳴、コア励起形状共鳴、トラップ誘起形状共鳴などがある。[ 10 ]

もちろん、1次元系では共鳴は形状共鳴です。2つ以上の自由度を持つ系では、この定義は、2つの自由度群が結合していないと仮定する分離モデルが意味のある近似である場合にのみ意味を持ちます。結合が大きくなると、状況ははるかに不明確になります。

原子および分子の電子構造問題においては、自己無撞着場（SCF）近似が、少なくともより精巧な手法の出発点として重要であることはよく知られています。SCF軌道（原子軌道または分子軌道）から構築されるスレーター行列式は、1つの電子遷移で1つの電子が放出される場合、形状共鳴となります。

現在、分子分光法で観測されるいくつかのシステムにおける形状共鳴の定義や存在について議論がある。[ 11 ]小さな分子の光フラグメンテーションからのアニオン収量において、内部構造の詳細を提供するために実験的に観察されている。[ 12 ]

原子核物理学における「形状共鳴」の概念は、アモス・デ・シャリットとヘルマン・フェシュバッハの著書の中で説明されている。[ 13 ]

ポテンシャルからの散乱は、E の値がポテンシャル内に波長の整数倍を占める場合、エネルギーの関数として特徴的なピークを示すことがよく知られています。その結果生じる形状共鳴はかなり広く、その幅は…のオーダーです。

形状共鳴は、1949年から1954年頃にかけて原子核散乱実験で観測されました。これは、原子核によって散乱された中性子または陽子の散乱断面積に、幅広い非対称ピークを示すものです。「形状共鳴」という名称は、エネルギーEの粒子のポテンシャル散乱における共鳴が原子核の形状によって制御されるという事実を説明するために導入されました。実際には、形状共鳴は、粒子の波長の整数倍が半径Rの原子核のポテンシャル内に位置する場所で発生します。そのため、中性子-原子核散乱における形状共鳴のエネルギーの測定は、1947年から1954年にかけて、R・D・エヴァンス著『原子核物理学の教科書』の 「弾性断面積」の章に記載されているように、 ±1×10 -13 cmの精度で原子核の半径Rを測定するために用いられました。[ 14 ]

「形状共鳴」は、ポテンシャル散乱現象の枠組みの中で、量子力学の一般的な入門学術コースで議論されています。[ 15 ]

形状共鳴は、閉じた散乱チャネルと開いた散乱チャネル間の量子干渉によって生じる。共鳴エネルギーにおいて、準束縛状態は連続体と縮退する。多体系におけるこの量子干渉は、オージェ効果の解釈についてはグレゴール・ウェンツェル、解離過程と準束縛状態についてはエットーレ・マヨラナ、ヘリウム原子スペクトルの連続体における原子の自動電離状態についてはウーゴ・ファノ、原子核散乱実験についてはヴィクター・フレデリック・ヴァイスコフ、JMブラット、ヘルマン・フェシュバッハによって量子力学を用いて記述されてきた。[ 16 ]

形状共鳴は、2つの物体のほぼ安定した束縛状態（すなわち共鳴）の存在と関連しており、この共鳴は、2つの物体の全エネルギーが束縛状態に近い場合に、それらの相互作用に劇的な影響を与えます。物体の全エネルギーが共鳴エネルギーに近い場合、それらの相互作用は強くなり、散乱断面積は非常に大きくなります。

特定のタイプの「形状共鳴」は、第一の広帯域における第一のペアリングチャネルと第二の帯域における第二のペアリングチャネルの量子干渉により、スーパーストライプと呼ばれる原子限界のマルチバンドまたは二バンド超伝導ヘテロ構造において発生する。この干渉では、化学ポテンシャルはバンド端のリフシッツ遷移付近、またはフェルミ面型の「ネックコラプシング」または「ネックディスラプティング」の位相電子遷移付近で調整される。[ 17 ]

参照

参考文献

  1. ^原子・分子・光物理学パネル 原子・分子・光物理学物理調査委員会、物理天文学委員会、国立研究会議、国立学術出版ISBN 978-0-309-07371-4
  2. ^引用 A Generalized Quantum Defect Methods in Chemistry Altunata, PhD Thesis, MIT 2006全文 2011-06-05ウェイバックマシンにアーカイブ
  3. ^ Schulz, George J. (1973-07-01). 「電子衝撃による原子への共鳴」(PDF) . Reviews of Modern Physics . 45 (3). American Physical Society (APS): 378– 422. Bibcode : 1973RvMP...45..378S . doi : 10.1103/revmodphys.45.378 . ISSN 0034-6861 . 2008年9月24日時点のオリジナル(PDF)からのアーカイブ。 
  4. ^ Schulz, George J. (1973-07-01). 「二原子分子への電子衝撃における共鳴」(PDF) . Reviews of Modern Physics . 45 (3). American Physical Society (APS): 423– 486. Bibcode : 1973RvMP...45..423S . doi : 10.1103/revmodphys.45.423 . ISSN 0034-6861 . 2008年9月24日時点のオリジナル(PDF)からのアーカイブ。 
  5. ^ Bianconi, Antonio (2003). Ugo Fanoと形状共鳴. X線および内殻過程（第19回国際会議ローマ、2002年6月24～28日）.ノイズと変動に関する未解決問題. 第652巻. AIP. p. 13. arXiv : cond-mat/0211452 . doi : 10.1063/1.1536357 . ISSN 0094-243X . 
  6. ^ Vittorini-Orgeas, Alessandra; Bianconi, Antonio (2009-01-07). 「原子自動イオン化のマヨラナ理論から高温超伝導体におけるフェッシュバッハ共鳴へ」. Journal of Superconductivity and Novel Magnetism . 22 (3): 215– 221. arXiv : 0812.1551 . doi : 10.1007/s10948-008-0433-x . ISSN 1557-1939 . S2CID 118439516 .  
  7. ^ Combes, JM; Duclos, P.; Klein, M.; Seiler, R. (1987). 「形状共鳴」 . Communications in Mathematical Physics . 110 (2). Springer Science and Business Media LLC: 215– 236. Bibcode : 1987CMaPh.110..215C . doi : 10.1007/bf01207364 . ISSN 0010-3616 . S2CID 119536657 .  
  8. ^「化学における準安定状態の役割」ジャック・シモンズ著『電子-分子散乱における共鳴、ファンデルワールス錯体、および反応化学ダイナミクス』ドナルド・G・トゥルーラー編、アメリカ化学会シンポジウムシリーズ、ACS No. 263 (1984)
  9. ^ Zobel, J; Mayer, U; Jung, K; Ehrhardt, H; Pritchard, H; Winstead, C; McKoy, V (1996-02-28). 「閾値付近におけるCOの電子衝撃励​​起の絶対微分断面積：II. COのリュードベリ状態」(PDF) . Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics . 29 (4). IOP Publishing: 839– 856. Bibcode : 1996JPhB...29..839Z . doi : 10.1088/0953-4075/29/4/022 . ISSN 0953-4075 . S2CID 250751335 .  
  10. ^ Stock, René; Deutsch, Ivan H.; Bolda, Eric L. (2003-10-31). 「超冷原子衝突におけるトラップ誘起形状共鳴による量子状態制御」. Physical Review Letters . 91 (18) 183201. arXiv : quant-ph/0304093 . Bibcode : 2003PhRvL..91r3201S . doi : 10.1103 / physrevlett.91.183201 . ISSN 0031-9007 . PMID 14611281. S2CID 33876413 .   
  11. ^ LBL モルスペックに関する議論
  12. ^ Stolte, WC; Hansen, DL; Piancastelli, MN ; Dominguez Lopez, I.; Rizvi, A.; et al. (2001-05-14). 「COのアニオン光フラグメンテーション：コアレベル共鳴の選択的プローブ」 . Physical Review Letters . 86 (20). American Physical Society (APS): 4504– 4507. Bibcode : 2001PhRvL..86.4504S . doi : 10.1103/physrevlett.86.4504 . ISSN 0031-9007 . PMID 11384269 .  
  13. ^核物理学：核構造アモス・デ・シャリットとハーマン・フェシュバッハジョン・ワイリー・アンド・サンズ社、ニューヨーク、87ページ（1974年）
  14. ^ロブリー・D・エヴァンス『原子核』マグロウヒル・ブックス、448-450ページおよび455-456ページ（1955年）
  15. ^ JJ Sakurai, Modern Quantum Mechanics Addison-Wesley Longman (2005) 418-421ページISBN 7-5062-7314-4[1]
  16. ^ JM BlattとVF Weisskopf『理論核物理学』 John Wiley & Sons, Inc., New York (1952)
  17. ^ Innocenti, Davide; Poccia, Nicola; Ricci, Alessandro; Valletta, Antonio; Caprara, Sergio; et al. (2010-11-19). 「多バンド超伝導体における共鳴およびクロスオーバー現象：バンド端近傍の化学ポテンシャルの調整」. Physical Review B. 82 ( 18) 184528. American Physical Society (APS). arXiv : 1007.0510 . Bibcode : 2010PhRvB..82r4528I . doi : 10.1103/physrevb.82.184528 . ISSN 1098-0121 . S2CID 119232655 .  
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