高等原子理论

摘要11原子物理学的发展11.1早期发展11.2发展新高潮21.3发展中的重要工作32原子物理学的主要研究内容42.1激发态结构42.2碰撞42.3团簇52.4超精细能级结构和精密测量62.5 奇特原子结构62.6强场效应72.7原子分子测控73发展原子分子物理学的意义9结束语10参考文献:10浅谈高等原子理论摘要本文主要由三个部分组成。第一个部分是对高等原子分子物理学的理论 发展进行回顾与阐述，其中包括高等原子分子物理学的早期发展、发展高潮和发 展进程中的重要工作成果。第二个部分主要介绍高等原子分子物理学的研究内 容，其中包括激发态结构、强场效应和分子测控等方面。最后一个部分对发展高 等原子分子物理学的重要意义进行论述，得出高等原子分子物理学的重要应用价 值，其将会迎来新的发展高潮。1原子物理学的发展1.1早期发展原子论最早是由古希腊哲学家为了论证唯物主义主张作为哲学而提出来的。 但在当时，人们对自然界只是很肤浅的了解，还没有形成自然科学，把思想和认 识上的东西统称为哲学。因此这一主张只不过是一个大胆的想法，一个哲学学派 的有争议的思想而已，并没有任何实验根据可说。但是世界上的事总是合久必分， 分久必合，螺旋式上升。当时的合是低水平的合，是对自然规律不了解下的合。 到17世纪以后，随着自然科学的发展，终于脱离哲学的束缚而分离出来成为独 立科学一自然哲学，随后又分开为各门学科，特别是化学的发展，才使原子分子 论(简称原子论)建立在实验和理论的基础上。这里值得提到的是1774年拉瓦锡 (A . L. Lavoisier)的元素学说，1803年道尔顿(J. Dal to n)的原子学说，以 及阿伏伽德罗(A . Avogadro)常量假设。原子论指出：不同元素代表不同原子， 原子在空间上按一定方式或结构结合成分子，分子进一步集聚成物体。分子的结 构直接决定物体性能。注意这时的原子分子论基本上属于化学范畴。近代化学的框架基本上仍然是 建立在原子分子论基础上。当时有个不成文的分工，物理学研究物体的运动规律 和相互作用，分力、热、电、声、光学。现在的原子物理当时没有，所以叫近代 物理。化学研究物体组成和结构以及分子的性质和反应。然而，就原始的概念来说，物理是探索宇宙万物之理，物理学研究自然界和 物质的属性、特征、原因、运动现象、作用及其规律。根据这个定义，现代的原 子分子物理学研究原子的内部组成和结构(特别是能级结构)、原子如何构成分 子、分子的结构和能级、以及动力学问题，当然与其他科学交叉，也会发展一些 新的研究方向。尽管光谱数据的积累从19世纪末已开始，但原子分子物理作为 一门科学却是从20世纪开始的。首先汤姆孙在1897年发现电子之后推动了卢瑟 福通过a粒子散射实验在1911年提出了原子的核式模型，玻尔在1913年分析了 过去的氢原子光谱数据，提出了原子的电子处于不同的能级状态的氢原子模型。 立即弗兰克一赫兹利用电子束与原子气体碰撞实验证实了原子的电子能级结构。 1927年戴维孙和乔治汤姆孙发现电子在晶体中的衍射现象，从而揭示了波粒 二象性，在这前后，海森伯、薛定谔和狄拉克建立了量子力学的矩阵力学和波动 力学，从而开始了原子物理发展的黄金时期。这一时期理论上主要是发展量子力 学，实验上主要利用光谱学方法研究原子的能级结构，利用电子碰撞研究动力学 问题。随着光谱仪分辨率的提高，发现了能级精细结构和超精细结构现象。这时 化学也在物理上这些重大成就的基础上向前发展，用量子力学可以解释化学反应 和计算化学反应率。物理与化学在新的基础上发生交融，促进了交叉学科量子化 学和化学物理学的发展。卢瑟福和居里夫人、尤里得的是诺贝尔化学奖，但我们 认为这些都是原子物理工作。事物发展分久必合，但是是在更高层次上的合。自从1932年发现中子，特别是1936年发现裂变现象之后，人们的注意力发 生很大的变化，许多原子物理学家转移到原子核物理的研究上来，这是由于当时 处于二次世界大战前夕，主要是军事上的动力，即研制裂变武器和聚变武器，当 然也有和平利用原子能和射线造福于人类的动力，以及核物理学科本身的探索发 展动力。40年代后期以后，建造了许多加速器，使核物理和粒子物理得到蓬勃 发展，爆炸了原子弹和氢弹，原子能发电和放射性核素得到广泛应用，发现了各 种各样的当时叫做基本粒子的微小粒子。1.2发展新高潮1970年肖洛(A.L.Schawlow)等研制成功窄带调频染料激光器，并用来发展 了激光光谱学方法之后，由于高分辨和高单色亮度的特点，它已经成为研究原子 分子价壳层激发态结构，特别是跃迁概率很小的能级的主要手段。与此同时，由 西格班(K.M.Siegbahn)发展的用高分辨电子能谱仪测量光电子和俄歇电子的电 子能谱方法，也被用来研究原子的价、内壳层能级结构，发现了化学位移。80 年代后，波长可调且短到真空紫外、软X射线和硬X射线能区的同步辐射也发展 成为研究原子分子高激发态、内壳层和离子激发态和电离结构的主要手段。再加 上X激光、受控核聚变、等离子体物理、化学和天体物理等大量需要高精度的原 子、分子和离子的能级结构和相互作用数据，这些使原子分子物理又重新被人们 重视，并得到很快发展，促成了原子分子物理研究的新高潮。1.3发展中的重要工作80年代原子物理获奖三次9人中只有鲁斯卡一人是因为许多年前发明电子 显微镜而伴随得奖，其他人都是最近的工作。这就是：1981年布洛姆伯根和肖 洛因发展调频染料激光器和激光光谱学研究，K.塞格巴恩因发展高分辨电子能谱 仪和光电子能谱研究而获奖；1986年鲁斯卡因在1933年发明电子显微镜，宾尼 格和罗赫尔因在1981年发明扫描隧道显微镜而获奖；1989年拉姆齐因发明分离 振荡场方法并用到氢激射器和其他原子钟，德默尔特和保罗因发展电磁阱囚禁带 电粒子技术并用在高精密测量基本物理常数和光谱而获奖。而粒子物理获奖三次 8人中只有二人是近期工作，1984年鲁比亚由于在1983年实验中发现中间玻色 子w和Z0而获奖，另一人范德梅尔是因为在1972年提出束冷却技术而得奖， 这是由于当时虽然实现了 e + e-、pp对撞，但由于p束很弱而未实现pp对撞， 束冷却不是指平均温度下降，而是使p能量分散减小，从而能够获得高强度高能 量分辨p束，因而才建成CERN的pp对撞机。另外两个奖6人都是二十多年前的 工作：1988年莱德曼、施瓦茨和斯坦伯格因为在1962年的中微子束工作中发现 卩子型中微子，验证了轻子的二重态结构而获奖；1990年弗里德曼、肯德尔和 泰勒因为在1967年做的高能电子被质子的深度非弹性散射实验，发现部分子， 证明质子内部有结构而获奖，这个实验类似卢瑟福的散射实验发现原子存在类 点核一样，大角散射截面增大很多，也说明核子内有类点组分，即部分子。90 年代粒子物理4人获得两次奖，核物理2人获1次奖,也都是二三十年前的工作。 这就是1994年B.N.Brockhouse和C.Shull因发展中子散射技术到凝聚态物质而 获奖，1995年F. Reines因在1956年发现反电子中微子和M . L. Perl因在1975 年发现t轻子而获奖，1999年G. tHooft和M.J.G. Veltman因在60年代末完成 非阿贝尔规范场的重整化而获奖。原子物理3人一次，朱棣文、菲利普斯和塔努 吉是在1997年因为1985年以后发明用三维激光冷却和俘获原子的方法，进一步 使冷却温度大大突破多普勒极限并提出理论解释而获诺贝尔物理学奖的。此外， 原子分子物理工作除获得诺贝尔物理学奖之外，1996年克罗托、斯马莱和科尔3 人因在1985年发现蝙原子团簇并确定它的中空封闭球形笼状结构而获诺贝尔化 学奖；1998年W.Kohn和J.A.Pople因发展量子化学和密度泛函理论方法并用来 计算分子能级、结构和波函数而获诺贝尔化学奖。再者，2001年的诺贝尔物理 学奖授予在1995年实现了碱金属原子的玻色一爱因斯坦凝聚，并对冷凝物的性 质作了早期研究的三位科学家康乃尔、维曼和克特勒。2005年的诺贝尔物理学 奖授予长期在超精密激光光谱学，包括在2000年后发展的光学频率梳技术做出贡献的霍尔和亨施。这些重要工作，使得原子分子物理的发展势头不断向前推。2原子物理学的主要研究内容凝聚态物理的研究对象，从最开始的固体物理，拓展到了液体物理，从晶体 拓展到了非晶体，更有超导物理，纳米材料等。凝聚态物理的研究获得了巨大的 进展。目前，凝聚态物理的研究方向主要有：高温超导及相关强关联体系的基本 电子性质、低维自旋和电荷系统、纳米功能材料的基本电子性质研究、自旋电子 学材料基本性质等。2.1激发态结构原子分子结构和动力学是原子分子物理学的基本问题。研究内容主要包括原 子分子结构（包括周围环境的影响）和各种粒子、辐射（包括电子、原子、离子、 光子、微波）与原子分子相互作用两个方面。研究的理论手段主要是量子力学， 实验手段主要是光谱实验（包括波谱）和碰撞实验，当然还有一些其他重要的方面 和方法。2.2碰撞人射粒子与原子分子发生碰撞，在碰撞过程中会发生能量、动量、电荷的交 换，碰撞结果除服从能量守恒、动量守恒和电荷守恒以外，还与它们相互作用的 情况以及原子分子结构有关系。因此碰撞实验除研究原子分子激发态结构之外， 还可以研究各种入射粒子与原子分子或离子体系作用的动力学，主要是作用机制 和作用速率即截面，包括总截面、微分截面、激发截面、角关联、振子强度、能 量转移和动量转移等。由于人射粒子可以是光子、电子、正电子、质子、离子、 原子或分子等，光子也可以是微波、远红外、可见、紫外、真空紫外、X射线、 射线；碰撞对象可以是静止的，也可以是运动的；碰撞结果可以是激发，也可 以是电离或解离；可以是二体碰撞，也可以是三体碰撞，因此存在着多种多样的 碰撞过程。当前研究主要是在理论上建立和发展可靠的计算这类问题的量子力学方法； 在实验上利用各种粒子束技术、交叉碰撞束技术和高分辨能谱技术精确测量原子 分子能级结构、电子轨道以及各种碰撞过程的机理和截面。显然碰撞过程研究与 化学反应、等离子体物理、惯性约束核聚变、核技术应用、辐射物理、空间科学、 天体物理等学科有密切的关系。2.3团簇原子除了聚合成稳定的分子和具有未配对电子、物理上稳定而化学上不稳定 的自由基外（也有少量的稳定自由基分子，如NO），大量的原子和分子还可以聚 合成固体，包括纳米材料和高分子聚合物一一塑料。然而介于原子分子与固体之 间，若干个原子或分子还可以聚合形成微小集团，包含几个一直到成千上万个粒 子。我们把这个集团分子称为团簇（clus ter）。第一篇介绍团簇的文章发表于1942年，当时用超声绝热喷射加冷凝过程方 法产生团簇。后来出现了用几到几万电子伏能量的惰性气体离子束轰击并溅射二 次离子来产生各种团簇的方法。到了印年代末期之后，激光技术的应用和普及使 团簇的研究更加兴旺。目前已制备出原子个数n高达10 6个的团簇X ,除了形成n中性团簇外，还可以形成带正、负电荷的团簇离子。因此可以从实验上研究原子 团簇结合的规律和性质变化的规律，如原子的基态和激发态能级结构如何随团簇 的原子个数n和其几何形状变化。任何元素都可以形成团簇和团簇离子。实验上对金属元素、惰性元素的X以n及盐类和合金的X Y都已累积了大量的数据。其中有一个特别引人注意的现象 n n就是，像原子核（质子和中子组成的团簇）中存在幻数一样，团簇中也存在幻数。 在n等于某些数字时，在质谱仪中出现的Xn信号（即丰度）比X 、X 的明n1n 土 2显增强，说明X比X 、X 更为稳定。团簇的离解实验结果与丰度谱十分 nn1n2吻合，相应于幻数的团簇离解速率有极小值（寿命长），也进一步说明幻数团簇的 更稳定性。理论上仿照原子核的壳层模型，提出凝胶模型，假设电子运动在由其 他电子和离子提供的平均场中，当团簇的凝胶和电子都被局限在很小的球或椭球 内则有壳层结构，出现幻数。团簇的电离能和光电子谱实验结果也证实了壳层结 构，例如在各壳层相继逐渐填满的过程中，电离能近似为一常数，而当一个壳层 填满时，电离能便出现一次突变。原子团簇介于单个原子和凝聚态之间，有人称它为介于物质气态和固态之间 的“物质第五态”。团簇的结构及物理化学性质随所含的原子分子数目增加而变 化，达到一定尺寸后就具有固体性质。如几何结构最后成为晶格结构，电子能级 大小和结构演变成能带。演变规律除有共性外，还有个性，与原子周围环境效应 紧密相关，因此它的研究在表面物理、凝聚态物理、材料科学、量子化学、化学 反应动力学等学科中产生了广泛的兴趣。从1984年发现与稳定原子团簇之后， 由于它制备方法简单，易于大量生产，因而更加拓展了通向团簇的实际应用道路。 除了 C团簇之外，其他原子和分子团簇的研究也蓬勃发展起来。例如，20个Au 原子的团簇最稳定，是金字塔式结构，更多个Cu可形成笼形或管子，用金团簇 做成一维、二维量子点阵排列，用A1, Co, Fe , Mo, Ti和TiN团簇做成薄膜可产生巨磁阻效应，以及Ge , Si团簇的发光增强现象等。2.4超精细能级结构和精密测量其包括原子核的电、磁矩与原子内、外电磁场作用和同位素效应产生的核超 精细分裂以及高阶量子电动力学效应产生的超精细分裂，如兰姆移位和g因子的 精确测量。这方面研究虽然已开展几十年，但由于其巨大的理论意义和应用意义， 如对量子电动力学的检验，原子频标和激光分离同位素，磁共振成像技术在医学 和生物学中的广泛应用，以及由于各种高分辨能谱技术如波谱技术和激光光谱技 术的发展，还有粒子阱技术的发展，使电子、离子甚至原子、分子处于几乎完全 静止的无微扰的“自由”空间，因而使超精细能级结构的研究仍成为当前的一个 活跃前沿。在这一领域拉姆齐(N.F.Ramsey)因发明分离振荡场方法并用到氢微波 激射器(maser)和其他原子钟，德默尔特(H.G.Dehmelt)和保罗(W.Paul)因发展离 子捕获高精密测量技术，特别是在标准确定中起重要作用而获1989年诺贝尔物 理学奖。霍尔(J.L.Hall)和亨施(T.W.Ha nsh)因在超精细激光光谱学，包括光学 频率梳技术的贡献而获2005年诺贝尔物理学奖。2.5奇特原子结构通常原子是由质子和中子组成的带正电的核与核外电子形成的。它们具有一 定的稳定性，在周期表上有一定位置。如果普通原子中的电子被其他种带负电的 粒子代替，或原子核被其他种带正电的粒子代替，所形成的量子力学系统称为奇 特原子。奇特原子的结构不一般，它包括由带负电的卩-子、兀-、K介子或反质 子代替普通原子的核外电子与原子核形成的奇特原子或分子；电子e-和正电子 e +、质子和反质子形成的电子偶素与质子偶素；正电子和反质子形成的反氢原 子等。在宇宙形成初期大爆炸后，由星际介质凝缩成的原始恒星在引力作用下收缩 而越来越密，当中心温度升高到氢点火发生聚变反应之后便成为普通恒星，它们 是靠燃烧核燃料产生热压力来支持自身的引力压缩。一些质量较小的晚期恒星， 在它们核心中的氢作为热核聚变能源耗尽之后，星体的巨大质量引起的万有引力 可将自身压缩成密度极大的天体，这个过程就是引力坍缩。在这种情况下，原子 已破坏，电子离开核而形成电子海洋，核沉浸在所形成的电子海洋中，称为白矮 星，密度约为1091011 kg m-3。而质量更大的晚期恒星的引力坍缩甚至会造成 超新星爆发，其结果是产生中子星和黑洞。在中子星中，恒星的引力甚至可将电 子压人核内，与核内质子形成中子，整个星体主要由中子组成，还剩有少量质子 和同等数量的电子。中子星的中子数N在1057量级，质子数Z小于1055量级，典 型质量为太阳质量的两倍，而半径约10km。内心密度达10171018kg m-3，已 经是核密度量级。中子星整体是电中性的，可以说是一个巨型原子，但已经不是 通常的卢瑟福原子了。这是废弃了的了的微观汤姆孙原子模型在宇观领域内的复 活。显然，奇特原子的研究有很大意义，使原子物理与核物理、粒子物理、化学 以及天体物理的研究相互促进，相互渗透。2.6强场效应强电、磁场效应是指外加的静电场、静磁场和交变电磁场的场强大到已不能 作为微扰时对原子分子体系的物理和化学性质的影响。地球上实验室内所可能有 的电、磁场对基态原子光谱和能级结构的影响过去已经在塞曼效应、斯塔克效应 和电子顺磁共振中被研究，不过这种影响还是较小，是一种精细结构效应。普通光源与原子分子作用表现为原子中电子吸收单个光子发生跃迁。激光由 于其单色性好，因而单色亮度很强，如果强度较大，常常能使原子产生多光子吸 收而到达高激发态或电离连续区。要使原子能瞬时吸收多光子的效应强，需要激 光器的脉冲能量大，脉冲宽度窄，也就是功率要大，同时激光束的直径要小，因 此，用光场强度（或功率密度）I来表征激光器的这一性能指标，它与电场强度炉 和功率以W / cm 2为单位的关系如下丁 c功率（.）I =偷 2 =W / cm 2 丿8焦斑面积2.7原子分子测控（1）单原子分子操控和探测识别美国诺贝尔奖获得者费曼在1959年的一个报告中提出：如果有一天可以按 人的意志安排一个个原子，将会出现什么样的奇迹?这些物质将有什么性质？ 这是十分有趣的物理问题。虽然我不能精确地回答它，但我绝不怀疑当我们能在 如此小尺寸上进行操纵时，将得到具有大量独特性质的物质。1984年钱学森提 出：要发展应用原子分子物理，使其成为工程师们设计产品的工具，是“原子与 分子工程”！不过在当初他们提出来时，这还是一个概念，一种想象。我们可以 认为从广义上讲，由各种元素合成新的化合物分子，生产各种新材料，原子束外 延生长技术等，这些都是原子分子工程，它们现在已成为化学家和材料学家们的 事。我们在这儿所讲的应是窄义上的原子分子工程，就是按人的愿望实现单原子 分子测控，或者说按人的意志安排一个一个原子分子。这里要解决四大课题：在 确定的空间和时间内实现对单个原子、分子或微小粒子的成像;识别这是何种原 子或分子;操纵，包括捕获、提取、移动或原地转动;最后将各个粒子组合或分解， 形成新的分子或器件。因此如果能实现单原子测控，我们就可以用一个个原子构 造分子或一些有趣的结构，或用不同材料的微小粒子来构造新的纳米级乃至原子 级的功能器件，或者反过来把分子分解成一个个原子，把材料上一个个原子分子 取下来。当然目前完全实现这些还是一个梦想，是21世纪的一个伟大目标。不 过现在由于扫描隧道显微镜(STM)的发现和发展，最近二十年来人们已向这个梦 想前进了一大步。关于在固体表面单个原子分子成像的方法和技术发展将在最后 一章详细讨论，这儿讨论原子分子操纵和识别问题，操纵是指单个原子分子的提 取、移动、放置和分子的转动等。人类第一次实现单原子操纵是在1990年由美国IBM公司的Almaden。研究中心 的D.M.Eigler组完成，他们用STM成功地移动了吸附在金属Ni (110)表面上的 35个Xe原子，并组成了 IBM三个字。实验在超高真空环境和液氦温度(4K)下进 行，这样才能保证因残余气体吸附所产生的污染足够小。为了获得Xe原子的STM 像，工作偏压是O.O1V,隧道电流是1nA。在此条件下，针尖和Xe原子间的作用 力非常弱，在成像过程中Xe原子基本不移动。(2) 玻色一爱因斯坦凝聚由自旋为半整数的费米子或由奇数个费米子组成的费米子系统(如质子、中 子、电子和2H原子、3He、山原子)由于受泡利不相容原理的限制，每一个单 粒子态上所占有的粒子数不能超过2(对应两种不同自旋投影)。因此，即使在绝 对零度下也只有两个粒子处于能量最低的基态上，其余粒子按能量由低到高分布 到不同的能态上。而由整数自旋玻色子或由偶数个费米子组成的玻色子系统(如 1H，4He，7Li，23Na，87Rb，H 2分子，6Li分子)就不受泡利不相容原理的2限制，在同一个单粒子态上所占据的粒子数不受限制，在高温时服从麦克斯韦一 玻尔兹曼分布，最低能态上没有粒子，在极低温度下粒子会向最低能态即基态聚 集，这就是在1925年由爱因斯坦预言的玻色一爱因斯坦凝聚(Bose-Enstein condensation，BEC )。(3) 原子激射器原子激射器是一个相干原子束发生器，它的英文名字是atom laser，是根 据光激射器(激光器，laser)取名的。但激光器发射的是相干电磁波，而原子激 射器发射的是相干的物质波，因而翻译成“原子激光器”不是太好，而是类似微 波激射器(maser)取名更合适。原子激射器产生的原子有很小的动能，具有较长的德布罗意波长，表现出鲜 明的波动性。束中所有的原子处于同一量子态，它们是高度相干的。正是相干性 这一点使原子激射器与普通的热原子束有根本的不同，这一区别也非常类似于激 光器与普通热光源的关系。原子激射器除具有量子性、波动性和相干性这一最主要特性之外，高的“光 谱亮度”是另一基本特征，束中原子的能量分散很小，“单色性”很好，能谱处 于单模。由于原子激射器发射的相于原子束中的原子都处于同一量子态，因而可 以准直行进相当距离而没有明显发散，即“方向性”好。由此可见，原子激射器 的几个基本特征都类似于激光器，而使其具有这些基本特征的本质原因在于原子 激射器发射的原子都处于同一量子态。3发展原子分子物理学的意义原子分子物理学是研究原子分子的结构、性质、相互作用和运动规律，阐明 物理学基本定律，提供各种各样的原子分子信息和数据。原子分子物理学的起源可以追溯到19世纪对太阳光谱和气体放电的研究， 但经历了本世纪20年代第一次发展高峰时期以后，才成为一门独立的物理学分 支科学。那时人们开始闯进原子分子的微观世界，在大量实验研究的启示下，人 们终于建立起量子力学。这是物理学上划时代的突破，它为许多现代科技领域的 发展铺平了道路。原子分子物理学已成为揭开微观世界奥秘的先驱，现代科学技 术的奠基石。在四五十年代，射频波段波谱学的发展，使原子分子的测量精度提高了百万 倍以上，为创立和检验量子电动力学、相对论和各种基本对称性提供实验基础， 开辟了精密测量和量子计量的新时代。从70年代到现在，原子分子物理学又进 人了一个高峰时期，其特点是研究领域空前广泛，数据空前精确，发展空前迅速。 这不仅是本学科自身发展的深人和延伸，也不仅是由于计算机、激光、束技术和 检测技术的发展提供了必要条件，更重要的是当今全世界范围内发展新高技术的 剧烈竞争，迫切需要大量的原子分子物理方法和数据，从而极大地推动了原子分 子物理学的发展。原子分子物理学在推动科技进步和社会发展中具有重大作用。诺贝尔物理奖 从1901年至1989年共颁奖83次，其中，从1902年的Zeeman至1989年的Ramsey, Paul和Dehmelt,计有16次是授予原子分子物理方面的研究工作，这是原子分子 物理学巨大贡献得到公认的最好证明。说明发展原子分子物理学具有重要的意 义。结束语以上只是对高等原子分子物理学的一些发展和研究领域进行阐述并得出高 等原子分子物理学的重要意义。对于高等原子分子物理学的领域的研究还有很 多，例如文献1 从计算机模拟角度对原子分子进行研究，文献2从教育方面进 行研究论述，文献3 至文献11分别从研究课题、双原子模型、三原子分子模 型、四原子等不同的领域应用高等原子分子物理学，一方面使高等原子分子物理 学得知识得到充分的应用，另一方面促进了高等原子分子物理学的发展。可以预见，高等原子分子物理学在新世纪将有进一步的发展。在实验方面， 随着测量技术突飞猛进的发展以及新型探测束源或探针（如先进同步辐射光源、X 射线激光、纳米尺度扫描功能探针等）的出现，必定会涌现出各种新颖的，能够 更精确地测量原子或分子的量子状态的实验方案，使得人类能够对看不见，摸不 着的原子或分子（即常规物质的基本结构单元）进行极其灵敏的探测，识别甚至控 制。而在理论方面，量子多体理论和计算物理的发展，将使我们能够根据量子理 论（包括量子统计理论），在原子分子团簇的层次上定量地掌握物质的性质，为新 材料的理性设计建立重要的基础，甚至进一步理性地理解生命现象和起源。原子 分子物理的这些进步，将更好地服务于国家战略性的重大科研项目，包括一些重 要科研项目：惯性约束聚变研究、量子信息处理（计算）和量子通信研究等。另一 方面，未来许多高技术领域，尤其是信息技术、资源勘探、境监测以及生物医学 工程等方面，都在朝着精巧化、精准化、精细化、智能化和集成化的方向发展。 为了满足这些要求，就必须锲而不舍地在原子分子层次上对物质进行探测，识别 与控制方面的研究。交叉学科的迅速发展以及我国高新科学技术的不断进步，必 将对原子分子物理基础研究的工作提出更高的要求，也为有志于原子分子物理基 础研究的青年科技工作者提供了一个更加广阔的天地。参考文献：1Enrico Clementi.从原子到大分子体系的计算机模拟计算化学50年J.化学进展，2011年9月.2袁振东从原子论到原子-分子论：科学思想的传播与进化J.化学教育， 2005 年.3郑丽萍.光强、频率对强激光场中的多原子分子离子增强电离行为的影响J. 物理学报，2000年10月.4孙卫国，刘秀英，王宇杰，詹妍，樊群超理论离实验有多远一一用代数方 法精确研究双原子分子的完全振动能谱和离解能J.物理学进展，2007年6月.5吴成印，吴聪，刘显荣，吴志峰，解西国，杨煜东，刘鸿，黎敏，邓勇开, 刘运全，龚旗煌强场原子分子物理实验研究中的符合测量技术及其应用J.中 国科学，2013年.6韩静.强激光场中原子及分子体系高次谐波的理论研究D.山西师范大学， 2014年5月.7张朝民三原子分子高激发振动能级Dunham计算D.鲁东大学，2007年4月.8李伟双原子分子特殊势能函数理论研究D.河南师范大学，2009年5月.9王美山，丁世良，李伯符，张刚四原子分子中Majorana算子矩阵元的新计 算公式J.高等学校化学学报，2002年4月.10杨治虎原子分子物理学研究课题的分析门.1995年3月.11唐增华原子与分子强场电离规范依赖问题研究D.辽宁大学，2013年4月.