自α粒子散射實(shí)驗(yàn)成功地揭示了“原子核式結(jié)構(gòu)”以來(lái),粒子碰撞逐漸成為人類認(rèn)識(shí)與探索物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律、相互作用以及它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要思想與主要途徑之一。在原子分子物理學(xué)中,人們主要是通過(guò)粒子碰撞進(jìn)而研究原子分子的電離以及激發(fā)等的性質(zhì);在凝聚態(tài)物理學(xué)中則主要是利用電子衍射,中子衍射以及X射線晶體衍射等手段來(lái)獲取晶體等的內(nèi)部狀態(tài);而在高能物理領(lǐng)域,粒子碰撞也是人們用來(lái)探索與發(fā)現(xiàn)基本粒子組成的重要工具。近年來(lái)隨著激光技術(shù)的飛速發(fā)展,特別是從上世紀(jì)八十年代的啁啾脈沖放大技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展使得激光場(chǎng)所對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)可以輕易地與原子核對(duì)電子的庫(kù)侖作用相比擬,如此強(qiáng)的激光場(chǎng)將會(huì)對(duì)粒子碰撞產(chǎn)生巨大的影響。一方面激光場(chǎng)的存在將影響電子或其他粒子與原子碰撞電離的散射截面;另一方面在激光與原子分子等的相互作用中,激光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)電子再碰撞過(guò)程產(chǎn)生的高次諧波等現(xiàn)象促進(jìn)了阿秒科學(xué)等的快速發(fā)展。此外,激光輔助的核反應(yīng)過(guò)程也是當(dāng)前研究的主要熱點(diǎn)問(wèn)題。隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)上的不斷推陳致新,越來(lái)越多的新奇的物理現(xiàn)象需要理論研究來(lái)解釋與描述。然而以量子力學(xué)為基礎(chǔ)的理論方法在涉及多個(gè)粒子相互作用的多體計(jì)算中寸步難行,從牛頓力學(xué)規(guī)律出發(fā)的經(jīng)典軌道蒙特... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)工程物理研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：100 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１中子在晶體中發(fā)生Ｂｒａｇｇ散射的示意圖，可將樣品放置在中子束中，并記錄中子被樣品??

?第１章緒論???驗(yàn)研究固體的Ｆｅｒｍｉ面［５８］以及利用正電子發(fā)射斷層技術(shù)（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ?Ｅｍｉｓｓｉｏｎ?Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，??ＰＥＴ如圖１．２所示）掃描生物身體某些部位的化學(xué)活性來(lái)識(shí)別疾病等等％６Ｕ１。另一方??面，由于所帶電性不同，正電子和粒子的碰撞與電子的碰撞情況存在顯著差異。當(dāng)??一個(gè)熱化的正電子和原子中的電子碰撞時(shí)有可能會(huì)在發(fā)生湮滅之前暫時(shí)的形成一個(gè)??類氫的準(zhǔn)束縛系統(tǒng)被稱為電子偶素（Ｐｏｓｉｔｒｏｎｉｕｍ），系統(tǒng)中的電子與正電子的軌道和能??級(jí)與氫原子的相似。這種體系最終會(huì)湮滅成光子輻射出去，其壽命約為ｌ〇＿７ｓ量級(jí)。??１９３４年，Ｍｏｈｏｒｏｖｉｃｉｃ在理論上預(yù)言了電子偶素的存在，在１９５１年Ｍｏｈｏｒｏｖｉｃｉｃ的理論預(yù)??言被Ｄｅｕｔｓｃｈ在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)［６１］。對(duì)正電子以及電子偶素的研究為反氫原子的生成奠定了??理論基礎(chǔ)，也是正電子ｙ射線激光器的研宄基矗??（ｉ）?Ｒａｄｉｏｎｕｃｌｉｄｅ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ａ?ｆ?ｚ?＼?＾??Ｉ?，，丨作??（ｉｉ）?Ｒａｄｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ?［＾ＦＩＦＤＧ??／－．?（Ｑ??（ｉｖ）?Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?（ｖ）?Ｉｍａｇｅ?ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ??圖１．２?ＰＥＴ成像示意圖Ｉ％。利用粒子碰撞產(chǎn)生放射性核素，將產(chǎn)生的放射性核素?fù)饺肷锘??性分子或藥物化合物中后注射給生物體，使其擴(kuò)散到身體組織；從放射性標(biāo)記的化合物中發(fā)出??的正電子在組織中傳播很短的距離后遇到電子發(fā)生湮滅轉(zhuǎn)換為兩個(gè)高能的ｙ光子，再由環(huán)形檢??測(cè)器復(fù)合測(cè)量發(fā)射的ｙ光子并由計(jì)算機(jī)技術(shù)重構(gòu)三維圖像來(lái)追蹤放射性標(biāo)記化合物在人體組織??中的分布進(jìn)而形成圖像。??１

來(lái)的。１９５３年，從事雷??達(dá)研宄工作的Ｔｏｗｎｅｓ基于受激輻射原理利用微波諧振腔建造成了第一臺(tái)微波激射??器（ｍｉｃｒｏｗａｖｅ?ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｂｙ?ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ?ｅｍｉｓｓｉｏｎ?ｏｆ?ｒａｄｉａｔｉｏｎ’?Ｍａｓｅｒ）來(lái)用于放大雷達(dá)微??波［６４１。很快Ｓｃｈａｗｌｏｗ與Ｔｏｗｎｅｓ等人就提出或許可以將微波激射器產(chǎn)生的機(jī)制應(yīng)用到可??見(jiàn)光頻率范圍Ｌ６５］。到了?１９６０年，Ｍａｉｍａｎ成功研制出了第一臺(tái)紅寶石激光器［６６］，從此??激光與人們的生活息息相關(guān)。圖１．３中，我們顯示了Ｍａｉｍａｎ紅寶石激光器的工作原理簡(jiǎn)??圖。激光發(fā)展為物理學(xué)家創(chuàng)造了一種易于控制的相干光源，并隨后引起了描述光與原??子相互作用的科學(xué)熱潮。??氙閃光燈?Ｆ產(chǎn)絲??ｊ?＼無(wú)輻射躍遷（１０－＊ｓ）??紅寶；Ｓｉ：１?ｌ?穩(wěn)態(tài)，）??觸發(fā)電極一?：ｍ??聚光反射器?１基態(tài)??圖１．３?Ｍａｉｍａｎ紅寶石激光器原理圖，在氙燈的照射下，紅寶石晶體中處于基態(tài)＆的粒子，吸??收光子而被激發(fā)到＆能級(jí)。粒子在￡３能級(jí)的平均壽命很短（約ＨＴ８ｓ）。大部分粒子會(huì)通過(guò)“無(wú)??輻射躍遷”躍遷到能級(jí)￡２。而粒子在＆能級(jí)的壽命可達(dá)ｌ（Ｔ３ｓ。所以在￡２能級(jí)累積了大量粒子，??形成￡２和＆間的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，此時(shí)晶體對(duì)頻率ｖ滿足加＝五２?－?Ａ的成分就被放大。??在激光技術(shù)發(fā)明的初期，激光的峰值功率密度大約在ＧＷ／ｃｍ２量級(jí)，以至于可以使??用一階微擾理論來(lái)充分描述激光與原子靶的相互作用。人們一直努力提高激光的光強(qiáng)??使得其成為理想的實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用光源。早期提高激光器輸出功率的方式主要有兩種調(diào)Ｑ技??術(shù)和鎖模技術(shù)。在激光原理中，通常用２?＝?２７ｎ


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