بررسی تاثیر فشارهای بالا روی جابجایی توزع شعاعی الکترون اتم هیدروژن در حالت پایه

فشار از عوامل مهمی محسوب می شود که پارامترهای فیزیکی و شیمیائی متعددی را تحت تاثیر قرار می دهد. از جمله این اثرات می توان به تاثیر فشارهای بسیار بالا روی تغییرات توابع موج و انرژی الکترون اشاره نمود که به دلیل محدودیت در تکنیک های تجربی، در حال حاضر تنها از نقطه نظر تئوری قابل بررسی است . جهت بررسی این نوع تاثیرات و به کمک مکانیک کوانتوم و یا به کارگیری روشهای تقریب ساده ترین سیستم یعنی اتم هیدروژن در حالت پایه را انتخاب نموده و تاثیر فشارهای بسیار بالا را روی جابجائی توزیع شعاعی الکترون آن مورد مطالعه قرار دادیم. در این مطالعه آنچه که از دیدگاه کوانتومی مورد نیاز است ، محاسبه انرژی سیستم مورد مطالعه و توابع موج مربوطه می باشد. ابتدا انرژی سیستم مورد مطالعه یعنی اتم هیدروژن متراکم در حالت پایه را محاسبه نمودیم. جهت این امر از مدل ذره در جعبهء کروی (sbm) استفاده کردیم و روش جدید عنصر معین (fem) را برای اولین بار در مورد حل این سیستم به کار گرفتیم . در این روش برای هر فشاری که معادل با یک جعبه کروی به شعاع r است ، معادله شرودینگر مربوطه را به یک معادله بردار ویژه تبدیل کرده و به کمک کامپیوتر و یا برنامه نویسی خاص این روش ، توانستیم مقادیر انرژی را برای 24 مورد از فشارهای متفاوت که معادل با 24 مقدار متفاوت از شعاع جعبه کروی بود، محاسبه نمائید. مقادیر بدست آمده از این روش را با مقادیری که با استفاده از سایر روشهای پیچیده موجود در مکانیک کوانتوم از جمله روش میدان خودسازگار (scf) و روش اختلال رالی شرودینگر محاسبه شده بودند، مقایسه نمودیم . نتایج بدست آمده از انطباق بسیار خوبی با سایر روشهای ذکر شده را دارا هستند. سپس به کمک روش تقریبی تغییر پارامتر (روش وردشی) بهترین تابع موج قابل قبول را برای سیستم بدست آوردیم و به کمک تشکیل انتگرال وردشی و با استفاده از کامپیوتر توانستیم توابع موج مورد نظر را برای هریک از 24 مورد یاد شده بدست آوریم . فرم این توابع همگی یکسان بوده و تنها مقادیر پارامترهای وردشی متفاوت را طلب می نمودند. از طرفی به کمک مقادیر انرژی محاسبه شده به روش fem و با استفاده از تعریف فشار توانستیم به هر r فشاری را نسبت دهیم و مقادیر فشار را محاسبه نمائیم. این مقادیر را در محدوده 10 به توان 4 تا 10 به توان 8 اتمسفر انتخاب نمودیم. به کمک توابع موج بدست آمده، تابع چگالی احتمال الکترون حول هسته در یک قشر را بدست آوردیم و بیشینه احتمال درقشر واحد را که تحت عنوان توزیع شعاعی است ، محاسبه نمودیم و تغییرات r max را نسبت به فشار اعمالی روی سیستم بدست آوردیم . از جمله نتایج حائز اهمیت در این مورد آن است که فرم تغییرات تابغ چگالی احتمال همانند فرم این تابع برای حالت 1s اتم هیدروژن در حالت ایده آل می باشد و از طرفی با افزایش فشار روی سیستم یعنی کاهش شعاع جعبه کروی، بیشینه احتمال در قشر واحد (r max) به سمت هسته نزدیک تر می شود ولی جهت نزدیک کردن قابل ملاحظه الکترون به هسته به کمک تحت فشار قرار دادن اتم، فشارهای بسیار بالائی مورد نیاز است و قرار دادن الکترون در محدوده هسته غیرممکن است . در نهایت مقادیر انرژی جنبشی و پتانسیل سیستم را به کمک نظریه ویریال محاسبه کرده و تغییرات آنها را برحسب فشار بدست آوردیم . خلاصه نحوه جابجائی قشر با چگالی احتمال بیشینه الکترون 1s اتم هیدروژن تحت فشارهای بسیار بالا را برای اولین بار بدست آوردیم که با سایر داده ها و اطلاعات مکانیک کوانتومی کاملا" تطابق منطقی دارد.