The semi-classical molecular convergent close-coupling approach has been applied to proton collisions with molecular hydrogen in the ground electronic and vibrational state. Cross sections for electron loss and electron capture agree well with the experimental data in the intermediate energy range where coupling between electronic reaction channels is strong and previously available calculations produce inconsistent results. Results for elastic scattering and total excitation are compared with effective one-electron coupled-channel calculations, showing that accurate target structure makes an important difference to these cross sections at intermediate energies. The excitation cross sections are calculated using both the fixed-nuclei and adiabatic-nuclei approximations for transitions from the state to the , , , , , , , , , , and states for proton energies from to keV. We find significant differences between the present ab initio calculations and the equivelocity scaled electron-scattering data that is currently used for collisional-radiative modelling. Furthermore, the adiabatic-nuclei calculations enable us to resolve the final vibrational level after excitation, producing a complete set of cross sections for excitation of ground-state molecular hydrogen for all electronic states up to , where is the united-atoms-limit principle quantum number.
半古典的分子収束閉結合アプローチを、基底電子状態および振動状態にある水素分子との陽子衝突に適用した。電子損失および電子捕獲の断面積は、電子反応チャネル間の結合が強く、従来利用可能であった計算が一貫しない結果を生じる中間エネルギー領域において、実験データと良く一致する。弾性散乱および全励起の結果は、有効一電子結合チャネル計算と比較され、正確な標的構造が中間エネルギーにおけるこれらの断面積に重要な違いをもたらすことを示している。励起断面積は、固定核近似および断熱核近似の両方を用いて、 状態から , , , , , , , , , ,および 状態への遷移について、陽子エネルギー から keV まで計算された。現在の第一原理計算と、衝突-放射モデリングで現在用いられている等速度スケーリングされた電子散乱データとの間に有意な差異が見いだされる。さらに、断熱核計算により、励起後の最終振動準位を分解することが可能となり、 までのすべての電子状態に対する基底状態の水素分子の励起断面積の完全なセットが得られる。ここで は統合原子極限の主量子数である。