虚拟光子法精确计算氦原子及类氦离子基态能量

本文标题"氦原子基态能量的精确计算"聚焦于一个关键的物理问题，即如何通过理论方法精确估算氦原子以及类氦离子的基态能量。作者程智以副教授的身份，利用虚光子假设作为理论工具来处理这个问题。虚光子是量子电动力学中的概念，它在量子力学中扮演着传递电磁相互作用的角色，但通常在实际物理过程中并不直接观测到，而是表现为一种"虚拟"交换。 在已有的理论基础上，程智假设在氦原子和类氦离子（具有相同电子排布但不同核电荷的原子）的体系中，电子间和电子与原子核之间的相互作用是不稳定的，这种不稳定性会导致粒子间持续的相互作用，进而产生虚光子交换现象。虚光子交换不仅影响了系统的动态性质，而且对基态能量有着显著的影响。随着原子核中质子数的增加，这种影响会逐渐增强。 通过这一假设，作者发展出一个精确的公式来计算基态能量。令人鼓舞的是，通过该公式计算得到的氦原子基态能量为10.290386486818(69)电子伏特，这个数值与美国国家标准局(NIST)的实验测量值2.90338583(13)电子伏特非常接近，表明计算方法的有效性。此外，文章还尝试将这种方法扩展到类氦离子的基态能量计算，结果显示计算误差相较于实验结果有所减小。 本文的研究不仅深化了我们对氦原子和类氦离子基态能量的理解，而且展示了理论物理如何通过创新的方法与实验数据相结合，提高了计算精度。文章的关键贡献在于将虚光子的概念引入这一经典问题，为量子力学在原子能级计算中的应用提供了新的视角和可能。整个研究被归类为"虚光子"、"氦原子"、"类氦离子"以及"基态能量"的交叉领域，其科学价值和实用性不容忽视。