Clasica

TESIS
CARRERA DE DOCTORADO EN F´ISICA

Estudio te´orico-experimental de estructuras en
las secciones eficaces de ionizaci´on por colisi´on
Juan Fiol

Dr. Ra´
ul O. Barrachina

Dr. Sergio G. Su´arez

CO-DIRECTOR

CO-DIRECTOR

Lic. Juan Fiol
DOCTORANDO

Diciembre de 2000
Instituto Balseiro
Universidad Nacional de Cuyo
Comisi´on Nacional de Energ´ıa At´omica

A Sonia

Resumen
Utilizandoherramientas te´oricas y experimentales investigamos las estructuras observadas
en las secciones eficaces de ionizaci´on. Manteniendo un tratamiento exacto de la cinem´atica
del problema de tres cuerpos, obtenemos relaciones entre las distribuciones de impulso de
las distintas part´ıculas en el umbral de fragmentaci´on. En particular, proveemos expresiones
generales sobre la formaci´on de c´
uspides quecualquier descripci´on te´orica del proceso de colisi´on debe verificar. Estudiamos la forma en que estas estructuras dependen de las relaciones
entre las masas de las part´ıculas. Investigamos adem´as el efecto del potencial internuclear
en las distintas secciones eficaces en los formalismos cu´anticos y cl´asicos. Conservando un
tratamiento consistente de la cinem´atica y del potencial internucleargeneralizamos los modelos cu´anticos de ionizaci´on para describir sistemas con relaciones de masas arbitrarias.
Aplicamos este formalismo a procesos de captura al continuo por proyectiles pesados y livianos. Investigamos la formaci´on de c´
uspides y su relaci´on con el l´ımite cinem´atico en los
formalismos cu´antico y cl´asico, analizando sus similitudes y diferencias. Finalmente, describimosel mecanismo de encuentro binario. Mostramos la primera evidencia experimental de
la existencia de una estructura de baja energ´ıa en la distribuci´on de impulsos del electr´on y
lo interpretamos – por comparaci´on con resultados te´oricos – en t´erminos de un proceso de
colisi´on binaria. Estudiamos este mecanismo de emisi´on y su generalizaci´on a una serie de
encuentros binarios sucesivos.Abstract
In this work we investigate on the structures observed in the cross-sections of ionization by
using theoretical and experimental tools. By keeping an exact account of the three-body
kinematics we obtain general relations among the single-particle momentum-distributions.
In particular we study the corresponding relations between cusp and threshold structures
and how they change with therelative mass ratios of the three particles in the final state.
Moreover, we analyse the effect of the internuclear interaction on the different cross-sections.
By considering all the interactions with the same order of approximation in the final state
and a full treatment of the kinematics we generalize previous quantum-mechanical models of
ion-atom collisions to systems with arbitrary mass ratios.We investigate the cusp formation
and threshold effects by using classical and quantum frameworks. We emphasize the similarities and differences between both approaches. Finally, we show experimental evidence
of a structure that can be identified with a mechanism of binary-encounter emission. We
discuss this and related mechanisms. In particular, we investigate the occurrence of multiplebinary-collision processes.

´Indice General

Introducci´
on

1

1 Descripci´
on del proceso de colisi´
on

7

Definici´on del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

1.1

Canales y clasificaci´on de los procesos de colisi´on . . . . . . . . . . . . . . .

8

1.2

Procesos de dos cuerpos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

1.2.1

Lacinem´atica del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

1.2.2

Las secciones eficaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12

Procesos de tres cuerpos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

1.3.1

Cinem´atica de tres cuerpos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

1.3.2

Las secciones eficaces en procesos de fragmentaci´on . . . ....