Excitação rotacional molecular por impacto de pósitrons

Abstract

Seções de choque rotacionais de moléculas por impacto de pósitrons de baixa energia é o tema deste trabalho. Em especial, desenvolvemos um modelo de espalhamento baseado na primeira aproximação de Born juntamente com um potencial espalhador advindo da formulação multipolar. Escolhemos as moléculas CH4 e CF4 como sistemas modelo para ilustrar a teoria aplicada. Obtivemos expressões analíticas para transições de octopolo e hexadecapolo nas formulações de momento relativo e de ondas parciais. A dependência das seções de choque com os momentos multipolares e com a energia da partícula incidente é explicitamente obtida. A comparação com o modelo ab initio disponível na literatura apresenta bom acordo para pósitron-CH4. Concomitantemente, apresentamos seções de choque de excitação rotacional de N2 por pósitrons de 1 a 10 eV. As seções de choque foram calculadas na aproximação rotacional adiabática com a aplicação do formalismo de muitos corpos conhecido como método Schwinger multicanal. Para a transição quadrupolar, os resultados apresentam um acordo fortuito com o cálculo rovibracional close-coupling e são maiores em magnitude quando comparados com outros métodos que consideram a aproximação de rotor rígido. A convergência do tratamento estático e estático com polarização sugere que a dependência da polarização para a transição de hexadecapolo pode ser negligenciada, ao menos para moléculas diatômicas homonucleares.

Abstract : Rotational cross sections of molecules caused by low energy positron impact is the subject of this work. In special, we developed a scattering model to compute rotational excitation of tetrahedral molecules, it is based on the Born approximation combined to multipole formulation for the scattering potential. We have chosen the CH4 and CF4 molecules as model systems to illustrate the theory. We obtained analytical expressions for octupole and hexadecapole transitions in relative momentum and partial waves formulations. The dependence of the cross sections on the molecular multipole moments, as well as the incident particle energy is directly identified. Comparison to the ab initio results found in literature exhibits good agreement for positron-CH4 rotational cross sections. Concomitantly, we presented the rotational excitation cross sections of N2 by positron impact from 1 to 10 eV. The cross sections were computed in the adiabatic rotational approximation within the many-body formalism of the Schwinger multichannel method. To the transition due to quadrupole, our results show fortuitous agreement with previous rovibrational close-coupling calculation and are higher in magnitude when compared to other similar calculations performed within the rigid rotor approximation. The convergence of static and static plus polarisation treatments suggests that dependence of polarisation for hexadecapole transitions may be neglected, at least for homonuclear diatomic molecules.