$dt\mu$ 分子中 μ 子催化核反应过程的综合研究

μ 子催化聚变（$\mu$CF）因若干新进展与应用而近期重获相当的研究关注。对此，我们对最重要的聚变反应即 $(dt\mu)_{J=v=0}\to\alpha$+$n$+$\mu$+17.6 MeV 或 $(\alpha \mu)_{nl}$+$n$+17.6 MeV 进行了综合研究。为此求解了反应的耦合通道薛定谔方程，满足以 μ 子分子 $(dt\mu)_{\rm J=v=0}$ 为初态、出射 $\alpha n \mu$ 通道具 $\alpha$-$n$ $D$ 波的边界条件。我们采用 $dt\mu$ 与 $\alpha n \mu$ 通道耦合的三体模型。所有 $d$-$t$ 与 $\alpha$-$n$ 势，以及 $d t$-$\alpha n$ 通道耦合非局域张量势，均选用来重现观测到的低能天体物理 $S$ 因子反应 $d$+$t\to\alpha$+$n$+17.6 MeV 以及 $\alpha$+$n$ 反应的总截面。所得 $dt\mu$ 聚变率为 1.15x10$^{12}$ s$^{-1}$。将所得总波函数代入 $T$ 矩阵，我们计算了出射 $\alpha$-$\mu$ 对进入束缚态与连续态的聚变率绝对值。进而推导出初始 $\alpha$-$\mu$ 粘滞概率 $\omega_S^0$=0.857%，比文献值（$\simeq$0.91-0.93%）小约 7%，并可解释近期（2001年）高 D-T 密度下的观测。我们还计算了发射 μ 子的动量与能谱绝对值。最重要的结果是峰能量为 1.1 keV，而平均能量为 9.5 keV。这对正在进行的利用 $\mu$CF 产生超慢负 μ 子束以用于多种应用（如扫描负 μ 子显微镜与 μ 子对撞机注入源）的实验项目是本质结果。