强磁场中的 He${}_2^+$ 分子离子与 He${}^-$ 原子离子

我们研究了置于磁场 $0 \le B \le 10000$ a.u. 中的 $(\alpha\alpha e e e)$ 库仑系统——即 ${\rm He}_2^+$ 分子离子——其自旋四重态、置换与反射对称的 ${}^4(-3)^+_g$ ($S_z=-3/2, M=-3$) 态的存在性，即关于解离的稳定性问题。我们假设 $\alpha$ 粒子质量无限大（零阶 Born-Oppenheimer 近似），并采用分子轴与磁场方向重合的平行构型作为最优构型。我们使用物理上合适的试探函数变分地研究了其稳定性。为实现这一目标，我们探讨了强磁场下的几种含氦化合物，特别是研究了 ${\rm He}^-$ 离子的自旋四重态基态，以及氦原子的（自旋三重态）基态，两者均处于磁场 $100 \leq B\leq 10000$ a.u. 范围内。主要结果是，处于 ${}^4(-3)^+_g$ 态的 ${\rm He}_2^+$ 分子离子在磁场 $B \gtrsim 120$ a.u. 下对所有可能的衰变模式均是稳定的，且随着磁场的增强，该离子结合得更紧密、更紧凑，电子云呈雪茄型。在 $B=1000$ a.u. 时，${\rm He}_2^+$ 解离为 ${\rm He}^- + \alpha$ 的解离能约为 $701.8$ eV，而衰变通道至 ${\rm He} + \alpha + e$ 的解离能约为 $729.1$ eV，后两者能量均处于孤立中子星 1E1207.4-5209 的某一观测吸收特征能量窗口内。