多原子分子中正电子束缚的多体理论

正电子与分子束缚导致振动激发与显著增强的湮灭。过去二十年中，虽已通过共振湮灭谱测得约 90 个分子的正电子束缚能，但精确的第一性原理理论描述仍难以捉摸。在实验研究的分子中，仅 6 个存在计算，且对这些分子，标准量子化学方法被证明严重欠缺：对极性分子至多与实验相符 25%，且无法预测非极性分子中的束缚。束缚机制尚不被理解。本文中，我们发展正电子-分子相互作用的多体理论，并揭示强多体关联的作用，包括电子云极化、分子电子对正电子-电子库仑相互作用的屏蔽，以及关键的虚正电子素形成的非微扰过程(分子电子暂时隧穿至正电子)：它们显著增强极性分子中的束缚，并使得非极性分子中束缚成为可能。我们还阐明了各分子轨道的作用，突出了电子 $\pi$ 键的重要性。总体上，我们计算的束缚能与实验相符(某些情况下在 1% 内)，并预测了甲酰胺与核碱基中的束缚。除支持共振湮灭实验与基于正电子的分子光谱外，该方法可扩展至分子与凝聚态中的正电子散射与湮灭 $\gamma$ 谱，以提供解读材料科学诊断、发展反物质基技术(包括正电子阱、束流与正电子发射断层成像)及理解星系中正电子所需的基础洞见与预测能力。