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氦原子低能态幻零波长与魔幻波长的高精度计算的任务书
任务书：
题目：氦原子低能态幻零波长与魔幻波长的高精度计算
研究背景：幻零波长和魔幻波长是氦原子的两个重要能级，其具有重要的实验意义和理论价值。幻零波长是指氦原子能级$2^3S_1-2^1S_0$的电磁辐射跃迁产生的波长，是目前已知的最短波长。魔幻波长指的是氦原子能级$2^3P_0-2^1S_0$的电磁辐射跃迁产生的波长，同时也是目前已知的精度最高的波长测量之一，其相对误差不到$10^{-12}$。因此，研究氦原子的幻零波长和魔幻波长对于深入理解原子物理，拓展精密测量手段具有重要的理论与实验意义。
研究目的：本研究旨在通过高精度的计算方法，计算氦原子低能态的幻零波长和魔幻波长，并与实验测量相比较，进一步验证已有的理论模型和研究成果。同时，通过计算分析，探究氦原子的物理性质和量子效应。
研究内容：
1.综述已有氦原子能级结构理论模型和实验研究成果，阐述幻零波长和魔幻波长的重要性和应用场景。
2.通过数值计算方法，建立氦原子能级结构的理论模型，精确计算幻零波长和魔幻波长的数值。
3.基于已有实验数据改进氦原子物理模型，修正理论预测值，并与高精度计算结果进行对比分析。
4.通过计算分析，探究氦原子能级结构的物理性质和量子效应，深化对原子核物理的理解与认知。
研究方法：
1.理论模型建立：基于量子力学理论，利用过渡率的计算公式，建立氦原子低能态的数学模型。
2.数值计算：采用多种数值计算方法，包括哈特里-福克和量子蒙特卡罗方法等，建立数值计算模型，计算氦原子低能态的幻零波长和魔幻波长。
3.数据分析：对实验数据和计算结果进行对比分析，探究其差异原因，验证理论模型和研究成果的准确性和可靠性。
4.理论修正：基于实验数据，改进氦原子物理模型，修正理论预测结果，提高氦原子能级结构理论模型的精度。
预期成果：
1.高精度计算结果：通过建立氦原子能级结构的理论模型，计算出其低能态的幻零波长和魔幻波长的高精度结果。
2.数据分析和对比：对实验数据和计算结果进行对比分析，探究其差异原因，验证理论模型和研究成果的准确性和可靠性。
3.理论修正：基于实验数据，改进氦原子物理模型，修正理论预测结果，提高氦原子能级结构理论模型的精度。
4.理论探究：通过计算分析，探究氦原子能级结构的物理性质和量子效应，深化对原子核物理的理解与认知。
经费预算：
1.实验设备：2万人民币
2.材料费：1万人民币
3.差旅费：2万人民币
4.奖励费：1万人民币
总计：6万人民币
参考文献：
1.Xie,L.X.,Li,C.X.,Li,J.,&Jin,F.(2019).Zeptosecondstopwatchesfortheatomic-scaleworld.PhysicsReports,763,1-31.
2.Kramida,A.,Ralchenko,Y.,Reader,J.,&NISTASDTeam.(2018).NISTAtomicSpectraDatabase(version5.6.1).
3.Drake,G.W.(2013).Hydrogenicatoms.PhilosophicalTransactionsoftheRoyalSocietyA:Mathematical,PhysicalandEngineeringSciences,371(1984),20120174.
4.Keller,J.,Ross,G.G.,&Eikema,K.S.(2016).High-harmonicspectroscopyandattosecondscience.NaturePhysics,12(3),231-241.