Анотація до роботи:

Вітавецька Л.А. Релятивістський розрахунок спектрів важких іонів з ура-хуванням ядерних та квантово-електродинамічних ефектів.- Рукопис.

Дисертацiя на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спецiаль-нiстю 01.04.05- оптика, лазерна фізика.-Одеський національний університет ім.І.І.Мечникова Мі-ністерства освіти і науки України, Одеса, 2002.

Дисертація присвячена розробці нового, високоточного методу до розрахунку спектрів багато-електронних важких іонів з коректним урахуванням релятивістських, кореляційних, ядерних, раді- аційних ефектів на основі калібровочно- інваріантної квантово-електродинамічної теорії збурень. Розвинуті нові схеми розрахунку власно-енергетичного внеску і полярізаційної поправки зсуву Лемба. Проведено релятивістський розрахунок спектрів nlj (n=2,3,4) станів Li-подібних іонів із за-рядом ядра Z=20-100 з урахуванням корреляції, ядерних, радіа-ційних ефектів і виконано доклад-ний аналіз співвідношення шуканих внесків; розраховані довжини хвиль переходів nl-n’l’ (n,n’=4,5;l,l’<3) у спектрах Cu,Zn-подібних іонів Th,U,Pb,Bi.Розвинуті нові релятивістські схеми визначення енергії іонізації негативних іонів з урахуванням кореляції, ядерних, радіаційних ефек- тів і розрахунку молекул у наближенні Брейта-Паулі. Виконані розрахунки ряда негативних іонів і квазімолекулярних іонів. Значна частина даних отримана вперше і може бути використана в ши-рокому колі застосувань, включаючи, теорію ядра, нелінійну оптику, лазерну та астрофізику тощо.

1. Запропоновано новий, високоточний релятивістський підхід до розрахунку спектрів важких атомних іонів з одночасним коректним урахуванням РП, кореляційних, ядерних (скінченність розміру ядра), КЕД (ВЕВ і поляризаційна частина лембівського зсуву). Підхід базується на КЕД ТЗ (S-матричний формалізм Гелл-Мана й Лоу) з використанням вперше в задачах розрахунку ядерних і КЕД ефектів оптимізованого, калібровочно-інваріантного, одноквазічастинкового пред-ставлення. У операторі збурення ТЗ враховано запізнювання кулонівської взаємодії і магнітну між електронну взаємодію (в низшому порядку по a²). Поправку на скінченний розмір ядра враховано у нульовому наближенні ТЗ у електричному і полярізаційному потенціалах.

2.Розроблено ефективну чисельну процедуру визначення внеску поляризаційної частини зсуву Лемба, яка базується на використанні нової апроксимації для по- тенціалу Юлінга-Сербера (це зменьшило помилку розрахунку до величины 0.5- -1%)в межах калібровочно-інваріантного “0” наближення КЕД ТЗ.Для обчислення внеску полярізації вакуума з урахуванням скінченності ядра реалізована схема переходу від потенціалу Юлінга-Сербера для точкового ядра до потенціалу для протяженого ядра. Розвинута нова процедура обчислення ВЕВ у лембівський зсув, яка базується на результатах коваріантної регуляризації S-мат-риці Фейнмана у межах процедури Мора, розра-хунках Мора Н-подібних іонів з точковим ядром і калібровочно-інваріантному визначенні універ-сальної функції, що пов’язує ВЕВ і релятивістську частину енергії багатоелектронної системи.

3.З урахуванням РП, кореляційних,ядерних і КЕД ефектів проведені чисельні розрахунки спектрів nlj(n=2,3,4) станів Li-подібних іонів с Z=20-100. Порівняння з наявним експериментом для декот-рих Li-подібних іонів (U⁸⁹⁺), продемонструвало високу точність і ефективність методу. Докладний розрахунок та аналіз внесків в енергію за рахунок поляризації вакуума і ВЕВ зсуву Лемба показав, що для малих Z внесок КЕД ефектів не є суттєвим у порівнянні з кореляційним, але, уже для Z>40 він суттєво зростає.Для важких іонів його урахування є принципово важливим. Показано, що вра-хування поправки на скінченність ядра для Z>75 суттєво компенсує внесок поляризації вакуума, а при Z~92 є приблизно рівним повному внеску радіаційного зсуву. Чисельно показано, що варіація радіуса ядра на декілька % може привести до зміни енергії переходів на десятки 10³см^-1.

14

4. З урахуванням РП, ядерних і КЕД ефектів проведені чисельні обчислення довжин хвиль пере-ходів nl-n’l’(n,n’=4,5;l,l’=0-3)у спектрах важких Cu-,Zn-подібних іонів Th⁶²⁺-Th⁶³⁺,U⁶²⁺-U⁶³⁺,Pb⁵²⁺-Pb⁵³⁺,Bi⁵³⁺–Bi⁵⁴⁺;порівняння з експериментальними даними для ряда іонів показало добру згоду теорії і експерименту.

5. Вперше розроблено нову схему визначення енергії іонізації багатоелектрон-них атомів, важких іонів з одночасним врахуванням РП, кореляційних, ядерних, КЕД ефектів з використанням калібровочно-інваріантної процедури побудови базису орбіталей. Тестовий розрахунок атому Li, іону Na^- (для них є високо-точні емпірічні дані) підтвердив високу ефективність методу. Вперше отримані надійні теоретичні дані по енергім спорідненості для ряда важких іонів Si^-, Ge^-, Sn^-, Pb.^- Із зростанням Z внесок КЕД ефектів кількісно суттєво збільшується.

6. Розроблено новий релятивістський підхід до розрахунку енергетичних пара-метрів двоатомних молекул,молекулярних іонів, що базується на модельній ТЗ Релея-Шредінгера з ab initio потенціа лом нульового наближення з коректним урахуванням кореляції і РП у наближенні Брейта-Паулі. Розраховані енергії зв’язку, рівноважні довжини для лужних димерів K-Na,K,Cs,ван-дер-ваальсових іонів Ne⁺-Ne,Ar,Kr (частина данних отримана вперше взагалі) і, як тест, молекули AgH. Показано, що врахування РП порядка a² змінює значення парметрів (напр., величина рівноважних довжин зменьшується на 0,03-0,08 ); внесок в енергію зв’язку стає суттєвим для важких систем.

Публікації автора:

1. Vitavetskaya L.A. Nuclear size effect and QED corrections to energy levels of heavy and superheavy Li-, Cu-like ions // Uzghorod Univ. Scientific Herald (Наук.Вісник Ужгородського уні-ту).Сер. Фізика.- 2001.-Т.10.- С.152-156.

2. Глушков А.В.,Ефимов В.А.,Полевой А.Н., Витавецкая Л.А., Бутенко Ю.В., Малиновский А.В., Рязанов Е.А. Расчет энергии связи в отрицательных ио-нах тяжелых элементов// Журн. Структур.Химии.-1998.-Т.39,N2.-С.217-221.

3. Витавецкая Л.А., Малиновская С.В. Особенности излучения лазерной плазмы ионов Th и U//Физика Аэродисперсн.Систем.-2001.-Т.38.-С.278-281.

4. Глушков А.В., Кивганов А.Ф.,Хохлов В.Н., Буяджи Т.В., Витавецкая Л.А., Боровская Г.А., Полищук В.Н. Расчет спектроскопических характеристик двухатомных ван-дер-ваальсовых молекул и ионов. Атом инертного газа- ион инертного газа в основном состоянии // Известия вузов. Сер.Физика.-1998.-Т.41,№3.-C.36-40.

5. Glushkov A.V., Vitavetskaya L.A. Accurate QED perturbation theory calculation of the structure of heavy, superheavy elements atoms and multicharged ions with account of nuclear size effect and QED corrections // Uzghorod Univ. Scientific Herald (Наук. Вісник Ужгородського уні-ту). Сер.

Фізика.-2000.-Т.8, Ч.2.- С.321-326.

15

6. Глушков А.В., Малиновский А.В., Ефимов В.А., Кивганов А.Ф., Хохлов В.Н., Витавецкая Л.А., Боровская Г.А. Расчет димеров щелочных элементов на основе модельной теории возмущений// Журн. Структур. Химии.- 1998.- Т.39, N2.- С.222-230.

7. Glushkov A.V., Vitavetskaya L.A. QED perturbation theory calculation of the heavy elements atoms and multicharged ions with account of nuclear size effects and QED corrections // Proc.6^th European Workshop “Quantum Systems in Chemistry and Physics”.-Sofia (Bulgaria).-2001.-III.3.-P.18.

8. Glushkov A.V,Vitavetskaya L.A. Accurate QED perturbation theory calculation of the heavy and superheavy elements atoms and ions// Proc. Seventh European Conf. on Atomic and Molecular Physics.- Berlin (Germany).- 2001.- P.93.

9. Vitavetskaya L.A. Nuclear size effect and QED corrections to energy levels of heavy and superheavy Li-,Cu-like ions// Праці конф. молодих вчених та аспірантів “ІЕФ-2001”.-Ужгород: ІЕФ НАН України.- 2001.-С.73.

10. Glushkov A.V., Vitavetskaya L.A. First ab initio perturbation theory calculation of the alkali elements diatomics with account of relativistic, nuclear and radiative corrections //Proc.5^th European Workshop “Quantum Systems in Chemistry and Physics”.-Uppsala (Sweden).-2000.-P.131.

11. Glushkov A.V., Vitavetskaya L.A. Accurate QED perturbation theory calculation of the heavy and superheavy elements atoms, ions, atomic parity non-conservation// Proc.XVII International Conference on Atomic Physics (ICAP-2000).- Florence (Italy).- 2000.- P.193.

12. Glushkov A.V,Vitavetskaya L.A. Accurate QED perturbation theory calculation of heavy and super heavy elements atoms,ions in external field//Proc.Satellite Conference to Int. Conf.on Atomic Physics Atoms, Molecules, Quantum Dots in Laser Fields: Fundamental Processes.- Pisa (Italy).- 2000.- P.72.

13. Glushkov A.V.,Malinovskaya S.V,Vitavetskaya L.A. QED perturbation theory calculation of heavy, superheavy elements atoms and multicharged ions with account of nuclear and radiative correc tions // Proc. 7^th Int. Colloquium on Atom. Spectra & Oscillator Strengths.-Belfast (N.Ireland).-2001.- P.T32.

14. Vitavetskaya L.A. Accurate QED perturbation theory calculation of heavy and superheavy elements atoms and ions Z=110-114 and multicharged ions with account of nuclear size effects and QED cor-rections // Proc. Europhys. Conf. “Elementary Processes in Atomic Systems”.-Uzhgorod.-2000.-P.58.

15. Vitavetskaya L.A. Relativistic perturbation theory calculation of the structure for He-like and Li-like heavy ions with account of nuclear size effects and QED corrections// Proc.32^nd Europhys.Conf. European Group on Atomic Spectroscopy (EGAS-32).-Vilnius (Lithuania).- 2000.- P.341.

16. Glushkov A.V., Vitavetskaya L.A. First ab initio pseudopotential calculation of the diatomic van- der-waalse molecules with account of the relativistic, nuclear and radiative corrections// Proc. European Science Foundation REHE Workshop on "Spin-Orbit Coupling in Chemical Reactions".-

Torun(Poland).-1998.-P.18.

16