KUANTUM MEKANİKSEL YAKLAŞIM İLE İYONKÜREDEKİ O++H2 ? OH++H REAKSİYONUNUN İNCELENMESİ

Abstract

Bu doktora tez çalışmasında, iyonküre plazmasında genellikle ihmal edilen çarpışma süreçlerinden biri olan O+ iyonu ile H2 molekülü arasında meydana gelen reaktif çarpışmaya ait reaksiyon dinamiği ve süreçlerinin değişim ve etkileri araştırıldı. 'O+ + H2 ? OH+ + H' reaktif reaksiyonu için reaksiyon dinamikleri ve gaz kinetik teori model sonuçları iyonküresel sıcaklık, yükseklik ve yoğunluk değişkenlerine bağlı olarak hesaplandı. Hesaplamalarda kullanılan parametreler 39?K, 40 ?D koordinatları, 2009 yılı gündönümü ve ekinoks günleri için yerel zaman 12.00'da elde edildi. 'O+ + H2 ? OH+ + H' reaksiyonuna ait çarpışma enerjileri, toplam çarpışma tesir kesitleri ve reaksiyon hız sabiti gibi reaksiyon dinamikleri iyonküresel sıcaklık ve yükseklik artışı ile birlikte azalma göstermiştir. İyonkürenin alt yüksekliklerinden üst yüksekliklerine doğru çıkıldıkça reaksiyona ait gerçekleşme ihtimallerinin azaldığı görüldü. Kuantum mekaniksel bakış açısına göre reaksiyon dinamikleri ile çarpışan parçacıkların yoğunlukları arasında bir etkileşimin olmamasına karşın, bu çalışmada ortaya konan sonuçlardan bir etkinin varlığını söylemek mümkündür. Klasik hesaplama yöntemleri ile hesapladığımız potansiyel eşik enerjisi değerlerinin, kuantum mekaniksel metotla hesapladığımız çarpışma enerjisi verilerinden küçük olduğu ve klasik hesaplamalarla kuantum mekaniksel sonuçların tutarlılığı ortaya konmuş oldu. Potansiyel eşik enerjisinin reaksiyon dinamikleri ile ters orantılı ve iyonküresel sıcaklıkla da doğru orantılı bir şekilde değiştiği gözlenirken, parçacık yoğunlukları ile doğrudan bir ilişkisinin olmadığı görülmüştür. Çarpışma frekansı sıcaklık ve yükseklik artışı ile ters orantılı olarak azalmıştır. Ortalama serbest yolun minimum değerine Eylül ayında ve maksimum değerine ise Aralık ayında ulaşılmıştır. Toplam çarpışma sayısı hem kuantum mekaniksel dinamiklerle hem de parçacık yoğunlukları ile doğru orantılı değişmiştir. Toplam çarpışma sayısının en büyük değeri Haziran ayında en küçük değeri ise Aralık ayında tespit edildi. Anahtar Kelimeler: İyonküre, Reaktif Çarpışma, Reaksiyon Dinamikleri, Kuantum Mekaniksel Hesaplama

In this PhD thesis, the effects and variations of the reaction dynamics and processes of the reactive reaction between O+ ion and H2 molecule were investigated in the ionospheric plasma where the collisions are generally neglected. Reaction dynamics for 'O+ + H2 ? OH+ + H' reactive reaction and gas kinetic theory model results were calculated based on ionospheric temperature, height and density variables. The parameters used in the calculations were obtained for the coordinates of 39?N, 40?E, the solstice and equinox days of 2009 and local time 12.00. The reaction dynamics such as collision energies, total collision cross sections and reaction rate constant of the 'O+ + H2 ? OH+ + H' reaction showed a decrease with increasing ionospheric temperature and height. It has been observed that the probability of realization of the reaction decreases as rises towards from lower to upper heights of the ionosphere. Although there is no interaction between the reaction dynamics and the densities of the colliding particles according to quantum mechanical view, it is possible to say the existence of an effect from the results obtained this study. It has been determined that the values of potential threshold energy calculated by classical calculation methods are smaller than the collision energy calculated by the quantum mechanical method and the consistency of quantum mechanical results with classical calculations has been demonstrated. It was found that the potential threshold energy is inversely proportional to the reaction dynamics and is directly proportionally to the ionospheric temperature, whereas there is no direct relationship with particle densities. The collision frequency decreases inversely proportion with the increasing ionospheric temperature and height. The minimum value of the average free path was reached in September and the maximum value in December. The total number of collisions has been changed directly proportional to both quantum mechanical dynamics and particle densities. The greatest value of the total number of collisions was found in June and the smallest value in December. Keywords: Ionosphere, Reactive Collision, Reaction Dynamics, Quantum Mechanical Calculation