正电子 - 原子相互作用对分子湮灭伽马能谱的影响

展示了针对一系列分子（包括甲烷及其氟取代物、乙烷、丙烷、丁烷和苯）的正电子湮灭伽马能谱的计算结果。湮灭伽马能谱表征了湮灭瞬间电子 - 正电子对的动量分布。来自单个分子轨道对伽马能谱的贡献是通过使用现代计算量子化学密度泛函理论工具计算的电子动量密度获得的。在其最简单的形式中，该计算有效地将低能（热化、室温）正电子视为平面波，并给出的湮灭伽马能谱比实验值宽约 40%，尽管重现了主要的化学趋势。我们表明，实验能谱的这种有效“变窄”是由于分子势对正电子的作用，主要是由于正电子受到原子核的排斥。这导致了对小正电子 - 核间距贡献的抑制，而在这些间距处电子动量较大。为了研究核排斥以及短程电子 - 正电子和正电子 - 分子关联的影响，采用了分子轨道的原子轨道线性组合描述。这促进了修正因子的纳入，这些因子可以从原子多体理论计算得出，并解释了排斥和关联效应。将它们纳入计算后，得到的伽马能谱线宽与实验符合得更好。此外，表明当通过正电子湮灭伽马能谱观测时，电子动量密度的有效畸变可以用一个相对简单的缩放因子来近似。