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元素的世界——No.2?氦(He)

 茶香飘万里 2013-02-10

元素的世界——No.2 氦(He)


    在量子理论建立的早期,有些人曾经疑问多体系统的行为是否也被其支配?或者说可否通过对方程处理方法的不断改进来使计算值达到实验值。  
    由于没有找到严格求解的方法,前辈们通过增加变分法中试探函数的参数个数来改善结果,对氦原子,这种努力的顶峰达到了1078个参数(Phys.Rev.115,1216(1959)).Pekeris当年甚至考虑了相对论的修正和Lamb shift的影响,最后其第一电离能的计算值是198310.687cm-1,实验值是198310.82±0.15cm-1,在误差范围内完全一致.

    后来山东大学的邓从豪以“Exact solutions of the Schrodinger equation for some  quantum-mechanical many-body systems”为题(Phys.Rev.A.47,71(1992))在非相对论近似,忽略L-S耦合下使用所谓超球坐标给了严格解,但这种解好像还是要算无穷多项,取了大约256项就达到了Pekeris的非相对论值……虽然邓先生后来作过简化,但在Scifinder上只找到了8篇引用的,好像没什么影响……

    另一件有意义的事情是人们期待在4He上观察到Bose-Einstein Condensation,不过发现这个相变并非纯粹(至少主要是)来自统计关联,仅仅是一个二级相变。(B-E凝聚是偶唯一知道的三级相变,热容对温度的导数不连续,虽然是在热力学极限下算出来的,实际体系的粒子数目是有限的,这个学平统的时候问过助教,他的解释是就是这么一说,你若是从不同角度也有不同观点。)

   想来人类观察水的结冰汽化已有千年万年,可如何从第一原理算出这种神奇的集体行为……热力学对此仅仅是知其然不知所以然,也许量子统计中的杨李相变理论已经给了我们部分的答案,这是也几乎必然是在热力学极限下证明的?)。后来在87Rb,23Na,7Li上观察到了B-E凝聚……不过不知道为什么这些物质可以实现,其相互作用比氦还弱?

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