Abstract

We have studied the electron emission angular distributions for single ionization of helium atoms in their ground states induced by fast proton impact in coplanar geometry. We have employed the four-body formalism of distorted wave (DW-4B) approximation to calculate the fully differential cross sections (FDCS) of the ejected electron for several values of the momentum transfer and energies of the electrons ejected in the scattering plane. In this formalism, distortion in the exit channel related to the Coulomb continuum states of the scattered proton and the ejected electron in the field of residual target ion are included. In the entrance channel, the initial bound state wavefunction is distorted by the incoming proton and the corresponding wavefunction is related to the Coulomb continuum state of the active electron and the proton. The transition amplitude contains nine-dimensional integrals, and it is analytically reduced to two-dimensional integrals. These two-dimensional integrals can be calculated numerically. The influence of the target wavefunctions on the FDCS is also investigated using various bound-state wavefunctions for the helium atom. The obtained results using the DW-4B approximation have been compared with the recent measurements of Schulz et al. (Phys Rev A 73:062704, 2006), Gassert et al. (Phys Rev Lett 116:073201, 2016) and Chuluunbaatar et al. (Phys Rev A 99:062711, 2019) and with the other theoretical calculations. It is found that in the whole angular range clear discrepancies are found between the experimental data and the theoretical predictions at large momentum transfer and intermediate impact energy.

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中文翻译：

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质子撞击氦单次电离的全差分横截面

摘要

我们研究了由共面几何中的快速质子撞击引起的基态氦原子单次电离的电子发射角分布。我们已经采用畸变波 (DW-4B) 近似的四体形式来计算喷射电子的全微分横截面 (FDCS)，以获得散射平面中喷射电子的动量传递和能量的几个值。在这种形式中，包括了与散射质子的库仑​​连续态和残余靶离子场中的射出电子相关的出口通道中的畸变。在入口通道中，初始束缚态波函数被进入的质子扭曲，相应的波函数与活性电子和质子的库仑​​连续态有关。跃迁幅度包含九维积分，并解析为二维积分。这些二维积分可以通过数值计算。还使用氦原子的各种束缚态波函数研究了目标波函数对 FDCS 的影响。使用 DW-4B 近似获得的结果与 Schulz 等人最近的测量结果进行了比较。(Phys Rev A 73:062704, 2006)，Gassert 等。(Phys Rev Lett 116:073201, 2016) 和 Chuluunbaatar 等人。(Phys Rev A 99:062711, 2019) 以及其他理论计算。发现在整个角度范围内，在大动量传递和中等冲击能量下，实验数据与理论预测之间存在明显差异。它被解析简化为二维积分。这些二维积分可以通过数值计算。还使用氦原子的各种束缚态波函数研究了目标波函数对 FDCS 的影响。使用 DW-4B 近似获得的结果与 Schulz 等人最近的测量结果进行了比较。(Phys Rev A 73:062704, 2006)，Gassert 等。(Phys Rev Lett 116:073201, 2016) 和 Chuluunbaatar 等人。(Phys Rev A 99:062711, 2019) 以及其他理论计算。发现在整个角度范围内，在大动量传递和中等冲击能量下，实验数据与理论预测之间存在明显差异。它被解析简化为二维积分。这些二维积分可以通过数值计算。还使用氦原子的各种束缚态波函数研究了目标波函数对 FDCS 的影响。使用 DW-4B 近似获得的结果与 Schulz 等人最近的测量结果进行了比较。(Phys Rev A 73:062704, 2006)，Gassert 等。(Phys Rev Lett 116:073201, 2016) 和 Chuluunbaatar 等人。(Phys Rev A 99:062711, 2019) 以及其他理论计算。发现在整个角度范围内，在大动量传递和中等冲击能量下，实验数据与理论预测之间存在明显差异。这些二维积分可以通过数值计算。还使用氦原子的各种束缚态波函数研究了目标波函数对 FDCS 的影响。使用 DW-4B 近似获得的结果与 Schulz 等人最近的测量结果进行了比较。(Phys Rev A 73:062704, 2006)，Gassert 等。(Phys Rev Lett 116:073201, 2016) 和 Chuluunbaatar 等人。(Phys Rev A 99:062711, 2019) 以及其他理论计算。发现在整个角度范围内，在大动量传递和中等冲击能量下，实验数据与理论预测之间存在明显差异。这些二维积分可以通过数值计算。还使用氦原子的各种束缚态波函数研究了目标波函数对 FDCS 的影响。使用 DW-4B 近似获得的结果与 Schulz 等人最近的测量结果进行了比较。(Phys Rev A 73:062704, 2006)，Gassert 等。(Phys Rev Lett 116:073201, 2016) 和 Chuluunbaatar 等人。(Phys Rev A 99:062711, 2019) 以及其他理论计算。发现在整个角度范围内，在大动量传递和中等冲击能量下，实验数据与理论预测之间存在明显差异。使用 DW-4B 近似获得的结果与 Schulz 等人最近的测量结果进行了比较。(Phys Rev A 73:062704, 2006)，Gassert 等。(Phys Rev Lett 116:073201, 2016) 和 Chuluunbaatar 等人。(Phys Rev A 99:062711, 2019) 以及其他理论计算。发现在整个角度范围内，在大动量传递和中等冲击能量下，实验数据与理论预测之间存在明显差异。使用 DW-4B 近似获得的结果与 Schulz 等人最近的测量结果进行了比较。(Phys Rev A 73:062704, 2006)，Gassert 等。(Phys Rev Lett 116:073201, 2016) 和 Chuluunbaatar 等人。(Phys Rev A 99:062711, 2019) 以及其他理论计算。发现在整个角度范围内，在大动量传递和中等冲击能量下，实验数据与理论预测之间存在明显差异。

图形摘要