Espalhamento elástico e eletronicamente inelástico de pósitrons por moléculas

Abstract

Resumo: Neste trabalho são apresentados resultados para seções de choque do espalhamento elástico e eletronicamente inelástico de pósitrons por moléculas. Em todos os cálculos foi empregado o método multicanal de Schwinger (SMC), na aproximação de núcleos fixos. Para descrever a interação do pósitron incidente com o alvo molecular, foi utilizada a aproximação estático mais polarização. Inicialmente, são apresentadas as seções de choque diferencial e integral, calculadas para o espalhamento elástico de pósitrons pelas moléculas de acetona (C3H6O) e 1,1-difluoroetileno (C2H2Cl2). O procedimento Born-closure foi utilizado para levar em conta os efeitos de longo alcance devido ao dipolo elétrico permanente das moléculas alvo. Quanto aos resultados para o tetracloroetileno (C2Cl4), os cálculos foram realizados utilizando diversos esquemas de polarização, buscando uma descrição mais acurada dos efeitos da interação pósitron-molécula em baixas energias. Alguns fenômenos interessantes foram observados, o aparecimento do mínimo de Ramsauer-Townsend e a formação de um estado ligado. No caso dos cálculos realizados para a molécula de trans- 1,2-dicloroetileno (C2H2Cl2), não foi obtido diferença significativa na descrição dos efeitos de polarização nos testes realizados, dentro dos critérios de avaliação que foram adotados. Para o estudo que engloba os efeitos da excitação eletrônica do alvo molecular, as seções de choque elástica e eletronicamente inelástica foram obtidas conforme a estratégia CIS (do inglês - configuration interaction with single excitations). Na aproximação utilizada neste trabalho, os estados excitados são descritos utilizando o método de interação de configurações com excitações simples do alvo, com um espaço de configurações truncado. Logo, os estados eletrônicos considerados nos cálculos de espalhamento são descritos utilizando uma base mínima de orbitais, buscando a melhor descrição possível e com baixo custo computacional. Neste contexto, o primeiro sistema estudado no âmbito da excitação eletrônica foi o hidrogênio molecular (H2), o qual mostrou um bom acordo com os dados experimentais e teóricos para seção de choque elástica e inelástica. Nós também estudamos os efeitos da excitação eletrônica nas seções de choque da molécula de etileno (C2H4). Infelizmente, ainda não há dados disponíveis na literatura para comparação.

Abstract: In this work, the results of elastic and electronically inelastic cross sections for positron scattering by molecules are presented. In all calculations, the Schwinger multichannel method (SMC) was employed at the fixed nuclei approximation. In order to describe the interactions between the incident positron and the molecular target, we employed the static plus polarization approximation. Initially, the differential and integral elastic cross sections calculated for positrons scattering by acetone (C3H6O) and 1,1-difluoroethylene (C2H2F2) molecules are presented. The Born-closures procedure was used to taken into account the long-range effects due to the electric dipole moment. For the tetrachlorethylene (C2Cl4), the results are shown at several schemes of polarization, seeking a better description of the effects in the low-energy positron-molecule interactions. Some interesting phenomena were observed, such as Ramsauer-Towsend minimum and bound state formation. In the case of calculations carried out for trans-1,2-dichloroethylene (C2H2Cl2), significant differences in the description of the polarization effect were not obtained. For the study including electronic excitations of the molecular target, the elastic and electronically inelastic cross sections were obtained employing the CIS (configuration interaction with single excitations) strategy. In the approximation used in this work, the excited states are described using the configuration interaction method with single excitations of the target, with a truncated configuration space. Thus, the electronic states considered in the sccatering calculations are described using a minimal orbital basis, seeking for the best description with less expensive computational cost. The first system studied was the molecular hydrogen (H2), and a good agreement with experimental data for elastic and inelastic cross sections was observed. We also study the effects of electronic excitations on cross sections for ethylene molecule (C2H4). Unfortunately, there are no data for comparison.