Dynamique quantique par une méthode de paquets d'ondes. Etude des collisions électron-hydrogène et atome-dihydrogène - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2002

Dynamique quantique par une méthode de paquets d'ondes. Etude des collisions électron-hydrogène et atome-dihydrogène

Résumé

The thesis concerns the development and implementation of numerical
methods for solving the time-dependent Schrödinger equation. We first considered the case of electron-hydrogen scattering. The originality of our method is the use of a non-uniform radial grid defined by a Schwartz interpolation based on a Coulomb reference function. This grid allows many hydrogen bound states and associated matrix elements of various operators to be reproduced to machine accuracy. The wave function is propagated in time using a Split-Operator method. The efficiency of our method allows the wave function to be propagated out to large distances for all partial waves. We obtain excitation and ionisation cross sections in excellent agreement with the best experimental and theoretical data. We subsequently adapted the method and the program package to study reactive atom-dihydrogen scattering. The wave packet is described using product Jacobi coordinates on a regular grid of radial coordinates combined with a basis of Legendre polynomials for the angular part (partial wave S). The wave function is analysed using a time-to-energy Fourier transform, which provides results over the energy range covered by the initial wave packet in one calculation. The method was first tested on the quasi-direct (F,H2) reaction and then applied to the indirect (C(1D),H2)reaction. The state-to-state reaction probabilities are in good agreement with those obtained by a time-independent approach. In particular, the strongly resonant structure of the (C(1D),H2)reaction probabilities is well reproduced.
La thèse porte sur le développement de méthodes numériques pour résoudre l'équation de Schrödinger dépendante du temps. Nous nous sommes d'abord intéressés à la collision électron-hydrogène. L'originalité de la méthode repose sur l'utilisation d'une grille radiale à pas variable, définie par interpolation de Schwartz à l'aide d'une fonction de référence coulombienne. Cette grille permet de reproduire un grand nombre d'états liés de l'atome d'hydrogène ainsi que les éléments de matrice de divers opérateurs à la précision numérique de l'ordinateur. La propagation temporelle est effectuée par un algorithme Split-Operator. L'efficacité de la méthode permet de propager la fonction d'onde sur de très grandes distances et les calculs sont réalisés pour toutes les ondes partielles. Les sections efficaces d'excitation et d'ionisation obtenues sont en excellent accord avec les meilleurs résultats expérimentaux et théoriques. Nous avons ensuite adapté la méthode et la chaîne de programmes associée à l'étude des collisions réactives atome-dihydrogène. Le paquet d'ondes est décrit en coordonnées de Jacobi des produits, à l'aide d'une grille régulière pour les coordonnées radiales et d'un développement sur des polynômes de Legendre pour la partie angulaire (onde partielle S). L'analyse est réalisée par transformation de Fourier temps-énergie et fournit, en un seul calcul, les résultats sur toute la gamme d'énergie couverte par le paquet d'ondes initial. La méthode a d'abord été testée sur la réaction quasi-directe (F,H2) et ensuite appliquée à la réaction indirecte (C(1D),H2). Les probabilités de réaction d'état à état sont en très bon accord avec celles obtenues par une approche indépendante du temps. En particulier, pour la collision (C(1D),H2), la structure extrêmement résonante de ces probabilités est bien reproduite.
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Dates et versions

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  • HAL Id : tel-00002842 , version 1

Citer

Liza Mouret. Dynamique quantique par une méthode de paquets d'ondes. Etude des collisions électron-hydrogène et atome-dihydrogène. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Rennes 1, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00002842⟩
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