ТЕОРЕТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ РІДБЕРГІВСЬКИХ ЛУЖНИХ АТОМНИХ СИСТЕМ У ПОЛІ ВИПРОМІНЮВАННЯ ЧОРНОГО ТІЛА: РЕЛЯТИВІСТСЬКИЙ ПІДХІД
DOI:
https://doi.org/10.18524/0235-2435.2021.30.262888Ключові слова:
рідбергівські лужні атоми, релятивістська теорія, чорнотільне теплове випромінюванняАнотація
Резюме
Наведено результати дослідження характеристик рідбергівських лужних атомних систем у полі чорнотільного (BBR; теплового) випромінювання, зокрема індукованого BBR коефіцієнта штарківського зсуву k. В якості теоретичного підходу застосовано комбінований узагальнений релятивістський енергетичний підхід і релятивістську багаточастинкову теорію збурень з ab initio нульовим наближенням Дірака. Застосування теорії для обчислення спектральних параметрів досліджуваних атомних систем продемонструвало фізично обґрунтовану узгодженість між теоретичними та експериментальними даними. Запропонований підхід ретельно враховує такі важливі чинники, як реалізація принципу калібрувальної інваріантності при розрахунку відповідних матричних елементів радіаційних переходів, атомних поляризованостей, досить коректний ступінь врахування складних обмінно-кореляційних ефектів (насамперед, ефекту поляризації атомного остову), а також генерує досить оптимальне одноквазічастинкове представлення в межах релятивістської багаточастинкової теорії збурень із оптимальним нульовим наближенням Дірака-Фока (Кона-Шема). Розвинутий метод може бути використаний для подальших обчислень індукованого BBR коефіцієнта штарківського зсуву, параметра зсуву BBR та інших характеристик атомів у BBR полі.
Посилання
Glushkov, A.V. Relativistic Quantum theory. Quantum mechanics of atomic systems. Astroprint: Odessa, 2008.
Khetselius, O.Yu. Hyperfine structure of atomic spectra. Astroprint: Odessa, 2008.
Safronova U.I., Johnson W., Derevianko A., Relativistic many-body calculations of energy levels, hyperfine constants, electric-dipole matrix elements, static polarizabilities for alkali-metal atoms. Phys.Rev.A.-1999.-Vol.60.-P.4476-4486.
Nascimento V.A., Caliri L.L., de Oliveira A.L., Bagnato V.S. , Marcassa L.G. Measurement of the lifetimes of S and D states below n=31 using cold Rydberg gas. Phys.Rev.A. 2006, 74, 054501.
Beterov, I.I., Ryabtsev, I., Tretyakov D., Entin, V. Quasiclassical calculations of blackbody-radiation-induce depopulation rates and effective lifetimes of Rydberg nS, nP, and nD alkali-metal atoms with n~80. Phys Rev A. 2009, 79, 052504.
Beterov I.I., TretyakovD.V., Ryabtsev I.I., Entin V.M., Ekers A., Bezuglov N.N., Ionization of Rydberg atoms by blackbody radiation. New J. Phys. 2009, 11, 013052
Safronova U., Safronova M. Third-order relativistic many-body calculations of energies, transition rates, hyperfine constants, blackbody radiation shift in 171Yb+. Phys. Rev. A. 2009, 79, 022512.
Safronova M.S., Porsev S.G., Safronova U.I., Kozlov M.G., Clark C.W., Blackbody-radiation shift in the Sr optical atomic clock. Phys. Rev.A. 2013, 87, 012509.
Angstmann, E., Dzuba, V., Flambaum, V. Frequency shift of hyperfine transitions due to blackbody radiation. Phys. Rev. A. 2006, 74, 023405.
Gallagher T.F., Cooke W.E. Interactions of Blackbody Radiation with atoms. Phys. Rev. Lett. 1979, 42, 835–839.
Lehman G. W. Rate of ionization of H and Na Rydberg atoms by black-body radiation. J. Phys. B: At. Mol. Phys. 1983, 16, 2145-2156.
D'yachkov L., Pankratov P. On the use of the semiclassical approximation for the calculation of oscillator strengths and photoionization cross sections. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 1994, 27, 461-468.
Sukachev D., Fedorov S., Tolstikhina I., Tregubov D., Kalganova E, Vishnyakova G., Golovizin A., Kolachevsky N., Khabvarova K., Sorokin V., Inner -shell magnetic dipole transition in Tm atoms: A candidate for optical lattice clock. Phys. Rev. A. 2016. 94, 022512.
Hirata S., Ivanov S, Bartlett R., Grabowski I. Exact-exchange time-dependent density-functional theory for static and dynamics polarizabilities. Phys.Rev.A. 2005, 71, 032507.
Glushkov A.V., Relativistic polarization potential of a many-electron atom. Sov. Phys. Journ. 1992. 41(9), 3-8
Glushkov A.V., Mansarliysky V.F., Khetselius O.Yu., Ignatenko A.V., Smirnov A.V., Prepelitsa G.P. Collisional shift of hyperfine line for thallium in an atmosphere of the buffer inert gas// Journal of Physics: C Series (IOP, UK). 2017, 810, 012027.
Mansarliysky V.F., Ternovsky E.V., Ignatenko A.V., Ponomarenko E.L. Optimized relativistic Dirac-Fock-Sturm approach to calculating polarizabilities and the hyperfine line shift and broadening for heavy atoms in the buffer gas. Photoelectronics. 2017. 26, 41-47.
Khetselius O.Yu., Zaichko P.A., Smirnov A.V., Buyadzhi V.V., Ternovsky V.B., Florko T.A., Mansarliysky V.F. Relativistic many-body perturbation theory calculation of the hyperfine structure and oscillator strengths parameters for some heavy elements atoms and ions. In: Quantum Systems in Physics, Chemistry, and Biology. Series: Progress in Theoretical Chemistry and Physics, Eds. A.Tadjer, R.Pavlov, J.Maruani, E.Brändas, G.Delgado-Barrio (Springer). 2017. 30, 171-182.
Mansarliysky V.F. New relativistic approach to calculating the hyperfine line shift and broadening for heavy atoms in the buffer gas. Photoelectronics. 2016. 25, 73-78.
Glushkov A.V., Ternovsky V.B., Kuznetsova A.A., Tsudik A.V., Spectroscopy of Rydberg Atomic Systems in a Black-Body Radiation Field. In: Mammino L., Ceresoli D., Maruani J., Brändas E. (eds) Advances in Quantum Systems in Chemistry, Physics, and Biology. Ser.: Progress in Theoretical Chemistry and Physics, Cham: Springer. 2020, Vol.32, P.51-63.
Zaichko P.A., Kuznetsova A.A., Tsudik A.V., Mansarliysky V.F., Relativistic calculation of the radiative transition probabilities and lifetimes of excited states for the rubidium atom in a Black-body radiation field. Photoelectronics. 2020, 29, 126-133.
Kuznetsova A.A., Glushkov A.V., Ignatenko A.V., Svinarenko A.A., Ternovsky V.B., Spectroscopy of Multielectron Atomic Systems in a DC Electric Field. Advances in Quantum Chemistry (Elsevier). 2019. Vol.78. P.287-306;
Glushkov, A.V. Relativistic and correlation effects in spectra of atomic systems. Astroprint: Odessa, 2006.
Khetselius, O.Yu. Quantum structure of electroweak interaction in heavy finite Fermi-systems. Astroprint: Odessa, 2011.
Ivanov, L.N.; Ivanova, E.P. Method of Sturm orbitals in calculation of physical characteristics of radiation from atoms and ions. JETP. 1996, 83, 258-266.
Glushkov, A.; Ivanov, L. Radiation decay of atomic states: atomic residue polarization and gauge noninvariant contributions. Phys. Lett.A 1992, 170, 33.
Glushkov A.V.; Ivanov, L.N. DC strong-field Stark effect: consistent quantum-mechanical approach. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 1993, 26, L379-386.
Glushkov A., Multiphoton spectroscopy of atoms and nuclei in a laser field: Relativistic energy approach and radiation atomic lines moments method. Adv. in Quantum Chem. 2019, 78, 253-285.
Glushkov, A.V.; Khetselius, O.Yu.; Svinarenko A.{/Authors PT} {PT ArticleTitle}Theoretical spectroscopy of autoionization resonances in spectra of lanthanides atoms{/ArticleTitle PT}. {PT JournalTitle}Phys. Scripta.{/JournalTitle PT} {PT Year}2013{/Year PT}, {PT Volume}T153{/Volume PT}, {PT PageRange}014029.
Khetselius, O.Yu. Relativistic perturbation theory calculation of the hyperfine structure parameters for some heavy-element isotopes. Int. Journ. Quant.Chem. 2009, 109, 3330-3335.
Khetselius, O. Relativistic calculation of the hyperfine structure parameters for heavy elements and laser detection of the heavy isotopes. Phys.Scr. 2009, T135, 014023
Khetselius, O.Yu. Optimized relativistic many-body perturbation theory calculation of wavelengths and oscillator strengths for Li-like multicharged ions. Adv. Quant. Chem. 2019, 78, 223-251.
Khetselius, O.Yu., Glushkov, A.V., Dubrovskaya, Yu.V., Chernyakova, Yu., Ignatenko, A.V., Serga, I., Vitavetskaya, L. Relativistic quantum chemistry and spectroscopy of exotic atomic systems with accounting for strong interaction effects. In: Concepts, Methods and Applications of Quantum Systems in Chemistry and Physics. Springer, Cham, 2018, 31, 71-91.
Dubrovskaya, Yu., Khetselius, O.Yu., Vitavetskaya, L., Ternovsky, V., Serga, I. Quantum chemistry and spectroscopy of pionic atomic systems with accounting for relativistic, radiative, and strong interaction effects. Adv. in Quantum Chem. 2019, Vol.78, pp 193-222.
Bystryantseva A., Khetselius O.Yu., Dubrovskaya Yu., Vitavetskaya L.A., Berestenko A.G. Relativistic theory of spectra of heavy pionic atomic systems with account of strong pion-nuclear interaction effects: 93Nb, 173Yb, 181Ta , 197Au. Photoelectronics. 2016, 25, 56-61.
Khetselius, O., Glushkov, A., Gurskaya, M., Kuznetsova, A., Dubrovskaya Yu., Serga I., Vitavetskaya L. Computational modelling parity nonconservation and electroweak interaction effects in heavy atomic systems within the nuclear-relativistic many-body perturbation theory. J. Phys.: Conf. Ser. 2017, 905(1), 012029.
Khetselius O., Gurnitskaya E. Sensing the electric and magnetic moments of a nucleus in the N-like ion of Bi. Sensor Electr. and Microsyst. Tech. 2006, N3, 35
Khetselius, O.Yu., Lopatkin Yu.M., Dubrovskaya, Yu.V, Svinarenko A.A. Sensing hyperfine-structure, electroweak interaction and parity non-conservation effect in heavy atoms and nuclei: New nuclear-QED approach. Sensor Electr. and Microsyst. Techn. 2010, 7(2), 11-19.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
авторське право переходить до видання.