Alinhamento e orientação em colisão inelástica de elétrons com átomos de sódio

Abstract

Introdu çãoO arranjo experiment al mais utilizado para observar o espalhamen to de elétrons por átomos é composto por um feixe colimado de átomos que intercepta um feixe colimado monoenergé tico de elétrons.Se estes tiverem energia suficiente, alguns dos átomos serão excitados durante a colisão, que será entào chamada inelástica.Uma experiência de espalhamen to ideal seria aquela que permitisse determinar completam ente o estado atômico criado no processo de colisào.A observaçào experiment al mais comum deste processo é feita através da medida da secção de choque diferencial.Entretanto, essa grandeza por si só nào é suficiente para descrever completame nte o estado atômico.Por exemplo, ela não discrimina o percentual de população dos subníveis magnéticos do estado excitado.A secção de choque obtida é portanto igual à soma das secções de choque individuais dos processos de excitação para cada subnível magnético.Do ponto de vista.teórico, a. descriçào completa.do sistema.elétron-átom o exige o uso da matriz densidade, pois tanto o feixe de elétrons como o feixe atômico se encontram numa mistura incoerente de estados que nào pode ser descrita por um único vetor de estado.A medida da secção de choque diferencial fornece apenas a soma dos elementos diagonais desta matriz, não contendo nenhuma informaçào sobre os termos de coerências, ou seja, sobre os elementos fora da diagonal.A secção de choque, portanto, nào fornece informação sobre a anisotropia do estado do feixe atômico, que é devida às diferentes populações dos vários subníveis magnéticos , nem sobre os termos de coerência entre os diferentes estados.Nos últimos 25 anos esta situação evoluiu pela aplicaçào, nos processos de colisão elétron-átom o, da técnica de coincidênci a elétron-fóto n [7].Nesta técnica detecta-se, além dos elétrons espalhados, os fótons emitidos no posterior decaimento dos átomos excitados pela colisão.Através da análise dessa radiação é possível extrair informações sobre a anisotropia do estado atômico.Este trabalho tem como objetivo estudar as informações obtidas por experiências de coincidênci a no caso do átomo de sódio.Em particular para as transições 3 2 S ~ 3 2 P, 3 2 D ~ 3 2 P e 3 2 S ~ 3 2 D, causadas por colisão inelástica com elétrons não-polariz ados.Estas escolhas permitem a comparação entre os casos onde os átomos partem de estados sem e com estrutura 1 magnética.As energias dos elétrons incidentes (relativas ao nível energético do estado dos átomos antes da colisão) foram escolhidas na faixa entre 3,63 e 5,10 eV.Nessa faixa ocorrem várias ressonâncias, evidenciadas por uma variaçã.oabrupta do valor da secção de choque diferencial em função da energia [21], [14].Estudaremos a influência dessas ressonâncias para os três casos propostos.Utilizamos neste trabalho um grupo de simetria que este tipo de experiência apresenta, ao qual chamamos RT, constituído pela reflexao no plano de espalhamento e pela inversão temporal.Mostraremos que este grupo é relacionado com a simetria dinâmica apresentada por Lee e Fano [17]-[18] e com a escolha de referenciais feita por Hertel e colaboradores.Este trabalho está estruturado do seguinte modo.No primeiro capítulo, detalharemos a descrição do feixe atômico por meio de uma matriz densidade, mostrando a relação entre seus elementos e as amplitudes de espalhamento.A seguir, no capítulo 2, descreveremos as experiências de coincidência e daremos uma descrição teórica para os seus resultados.Na primeira parte deste capítulo, discutiremos o que são essas experiências, que quantidades se obtém experimentalmente (parâmetros de Hertel e de Fano e Macek) e como relacionar as medidas com os elementos individuais da matriz densidade.Na segunda, apresentaremos as expressões para os parâmetros de Hertel e de Fano e Macek em termos dos elementos da matriz densidade para.os três casos propostos.No capítulo 3, apresentaremos os resultados numéricos, compararemos os três casos, e observaremos os possíveis efeitos da ressonâncias.O estudo detalhado do grupo de simetria utilizado na teoria será feito nos Apêndices C e D. 1 1 1 1 P = Pd + -) (+-I + P2l --) (--I 2 2 2 2 (2) No caso de um feixe atômico no qual haja uma probabilidade Pm para que os átomos sejam encontrados em cada subestado magnético jL m), a matriz densidade (de ordem (2L + 1) x (2L + 1)) é: ' ' ' ' ' ' ' ' Feixe de e l é õ d s incidentes