ВЫБОР АДЕКВАТНЫХ ПОТЕНЦИАЛА И МЕТОДОВ РАСЧЕТА КВАНТОВЫХ СОСТОЯНИЙ АКСИАЛЬНО КАНАЛИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ ПРИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЯХ

В работе рассматривается движение релятивистских частиц (электронов) вдоль плотноупакованных цепочек атомов в монокристаллах (аксиальное каналирование). Движение электронов рассматривается в сопутствующей системе отсчета (ССО), которая сама движется со скоростью, равной продольной оси каналирования компоненте скорости каналированной частицы. В ССО движение аксиально-каналированной частицы является двумерным (плоским), причем для электронов с энергиями до нескольких гигаэлектрон-вольт оно будет нерелятивистским, как в атоме водорода. Квантовые характеристики движения определяются энергией частицы (она играет роль массы электрона в двумерном «атоме»), а также параметрами усредненного потенциала атомной цепочки, зависящими от кристаллографического направления и химического состава кристалла. Аксиальное каналирование вполне можно рассматривать как уникальную модель релятивистского двумерного атома с управляемыми параметрами. В работе показано, что основные характеристики квантовых состояний поперечного движения частиц при аксиальном каналировании слабо чувствительны к функциональной зависимости параметров усредненного потенциала от поперечных координат. Для расчета таких характеристик удобно использовать приближенный метод квантования Бора, позволяющий получить результат аналитически. Модифицированный метод квантования Бора можно применить для расчета характеристик поперечного движения, выходящего даже в ССО за рамки нерелятивистского приближения. В работе рассчитаны энергетические спектры допустимых состояний поперечного орбитального движения для нескольких вариантов модельных аксиально-симметричных потенциалов. Показано, что, несмотря на различия в структуре, средние расстояния между энергетическими уровнями слабо нечувствительны к выбору модели потенциала. Найдены энергии уровней как для случая, когда для описания поперечного движения в ССО применимо нерелятивистское приближение, так и в ситуации, выходящей за рамки нерелятивистского приближения. 

1. Калашников Н.П., Ольчак А.С. Выбор адекватного потенциала взаимодействия для описания плоскостного каналирования релятивистских частиц // Вестник НИЯУ «МИФИ», 2024. Т. 13. № 1 [в печати].

2. Калашников Н.П. Когерентные взаимодействия заряженных частиц в монокристаллах. М.: Атом-издат, 1981. 224 с.

3. Воробьев С.А. Каналирование электронных пучков. М.: Энергоатомиздат, 1984. 96 с.

4. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Теоретическая физика. Т. III. Квантовая механика. Нерелятивистская теория. М.: Наука. ГРФМЛ, 1989. 768 с.

5. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Теоретическая физика. Т. II. Теория поля. М.: Наука. ГРФМЛ, 1988. 512 с.

6. Фано У., Фано Л. Физика атомов и молекул. М.: Наука. ГРФМЛ, 1980. 658 с.

7. Калашников Н.П., Ольчак А.С. Классическое и квантовое описания эффекта каналирования как взаимно дополняющие приближения // Поверхность, рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2022. № 10. С. 107–112.

8. Калашников Н.П., Ольчак А.С. Классический подход для описания излучения каналированных частиц // Вестник НИЯУ «МИФИ», 2021. Т.10. № 2. С. 97–103.