Анотація до роботи:

Міщенко О.В. Релятивістська теорія зсуву і уширення спектральних ліній над-тонких переходів для важких атомів в атмосфері буферних інертних газів.- Рукопис.

Дисертацiя на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спецiальнiстю 01.04.05-оптика,лазерна фізика.-Одеський національний

університет ім.І.І.Мечникова Міністерства освіти і науки України, Одеса, 2009.

Дисертація присвячена розробці нового, релятивістського підходу до опису зсуву і уширення спектральних ліній надтонкої структури важких (лужних, рідкоземельних) атомів у атмосфері буферних (інертних) газів, який базується на узагальненій кінетичній теорії спектральних ліній, обмінній релятивістській теорії збурень з використаням оптимізованих релятивістських кон-шемівських і штурмівських базисів орбіталей і коректним обліком кореляцій. Виконані розрахунки поляризуємостей, ван дер вальсових сталих, параметрів зсуву, уширення спектральних ліній надтонкої структури для пар «лужний, рідкозе-мельний атом, Tl-атом інертного газу» у широкому інтервалі температур. Знач-на частина досить точних спектральних даних отримана вперше і може бути використана в широкому колі застосувань, включаючи, атомну оптику, лазер-ну фізику, квантову електроніку, плазмохімію тощо.

1. Розвинений новий релятивістський підхід до опису зсуву і уширення за рахунок зіткнень спектральних ліній НТС важких (лужних і рідкоземельних) атомів у атмосфері буферних (інертних) газів, який базується на узагальненій кінетичній теорії спектральних ліній, обмінній, релятивістській ТЗ з використанням у нульовому наближенні оптимізованих релятивістських КШ базисів орбіталей і коректним урахуванням кореляційних ефектів.

2. Розроблена нова релятивістська теорія визначення полярізуємостей, ван дер ваальсових сталих для лужних і рідкоземельних атомів, що взаємодіють з атомами буферних інертних газів. Новий підхід базується на релятивістській ТЗ з оптимізованим КШ нульовим наближенням і узагальненому релятивістському методі штурмівських розкладань. Реалізація схеми КШ штурмівських орбіталей дозволила ефективно і економно вирішити проблему урахування безперервного спектру при обчисленні сум другого порядку ТЗ.

3. З метою тестування хвильових функцій у новому методі як активних, так і буферних атомів виконаний розрахунок енергій і сил осциляторів дипольних електричних переходів в стани 2,3¹Р атому Не, енергій іонізації валентного електрона, дипольних матричних елементів, сил осциляторів для резонансних переходів в атомах Rb (5s²S), Cs(6s²S). Показано, що коректний облік у межах нового підходу кореляційних поправок і викорис-тання оптимізованих базисів релятивістських КШ орбіталей забезпечує значно вищу точ-ність опису спектральних характеристик атомів, чим альтернативні методи РХФ, ДФ та ін.

4. На основі нового методу релятивістської ТЗ з оптимізованим КШ «0» набли-женням і методу релятивістських штурмівських КШ орбіталей виконаний розрахунок статичних полярізуємостей атомів He (1s^{2 1}S), Na (5s²S), Rb (5s²S), Cs(6s²S), Yb(4f¹⁴6s²¹S), Tm(4f¹³6s²²F), ван дер ваальсових сталих (дисперсійних коефіцієнтів) у потенціалах взаємодії атомів Rb, Cs, Tl, Tm, Yb з атомами інертних газів Не,Kr,Xe. Показано, що для Tl, лужних і рідкоземельних атомів оптимізація базису і урахування кореляцій є принципово необхідними для забезпечення прийнятної згоди з наявними (багато в чому, уривчастими і нечисленними) експериментальними даними.

5. На основі нової релятивістської теорії виконаний розрахунок міжатомних потенциалів, локального dw та спостерігаємого зсуву f_p для систем «лужний атом- атом інертного газу» (Rb, Cs-He) в інтервалі температур 223-823^оK. Порів- няння теоретичних даних з експериментальними демонструє досить добру точ-ність опису параметрів dw, f_p, значно вищу, ніж у альтернативних розрахунках з використанням наближених хвильових функцій активного, буферного атомів.

14

6. На основі нової релятивістської теорії виконаний розрахунок міжатомних потенциалів, локального і спостерігаємого зсуву f_р, уширення Г_а спектральних ліній НТС талія в системах TI –He, TI– Kr, Tl-Xe для широкого інтервалу тем-ператур (700-1000^оК). Отримані дані по точності значно краще узгоджуються з єдиним експериментом Chorou-Scheps-Galagher (Virginia group), чим дані розрахунку альтернативним одно конфігураційним методом ДФ. Відношення величин Г_а/ f_р складає ~1/50 для пари TI-He, ~1/70 для TI–Kr, ~1/60 для TI-Xe, що свідчить про порушення справедливості відомого в теорії спектральних ліній універсального співвідношення Фолі для спектральних ліній НТС переходів.

7. Вперше на основі нової релятивістської теорії виконаний розрахунок зсуву і уширення спектральних ліній НТС для систем: «рідкоземельний атом-атом інертного газу» (Yb-Не,Tm-Не). З врахуванням повної відсутності яких-небудь даних (вкл. експеримент) по зсувам, уширенню НТС ліній рідкоземельних атомів в інертному газі і в світлі коректності обліку релятивістських ефектів і кореляцій у новому підході, можна укласти, що вперше отримані нові спект-ральні дані мають цілком прийнятну точність і можуть бути корисно викорис-тані в різних додатках (атомна оптика, лазерна фізика, плазмохімія тощо).

Публікації автора:

1. Glushkov A.V. Relativistic quantum chemistry of heavy elements: Interatomic potentials and lines shift for systems “Alkali element-Inert gas”/ Glushkov A.V., Khetselius O.Yu., Mischenko E.V., Loboda A.V., Gurnitskaya E.P.// Theory and Applications of Comput. Chem. (AIP).-2009.-Vol. 1102.-P.172-175.

2. Glushkov A.V. Optimized perturbation theory scheme for calculating the interatomic potentials and hyperfine lines shift for heavy atoms in the buffer inert gas/ Glushkov A.V., Malinovskaya S.V., Khetselius O.Yu., Mischenko E.V., Loboda A.V., Svinarenko A.A.//Intern. Journal of Quantum Chemistry.-2009.-Vol.109,N13.-P.3031-3036.

3. Mischenko E.V. Quantum measure of frequency and sensing collisional shift of the ytterbium hyperfine lines in medium of helium gas/ Mischenko E.V., Loboda A.V., Svinarenko A.A., Dubrovskaya Yu.V.// Sensor Electr. and Microsyst. Techn.-2009.-N1.-P.25-29.

4. Khetselius O.Yu. Collisional Shift of the Tl Hyperfine Lines in Atmo-sphere of Inert Gases/ Khetselius O.Yu.,Glushkov A.V., Mischenko E.V., Florko T.A., Gurnitskaya E., Loboda A.V., Sukharev D.// Spectral Line Shapes (AIP).-2008.-Vol. 15.-P.231-233.

5. Mischenko E.V. Quantum measure of frequency and sensing the collisional shift and broadening of Rb hyperfine lines in medium of helium gas/ Mischenko E.V.// Photoelectronics.-2009.-N18.-C.91-96.

15

6. Glushkov A.V. Spectral Broadening of excitation induced by ultralong-range interaction in cold gas of Rydberg atoms Glushkov A.V., Mischenko E.V., Khetselius O.Yu, Loboda A.V,Gurnitskaya E.// Spectral Line Shapes (AIP).-2008.-Vol.15.-P.260-262.

7. Mischenko E.V. An effective account of correlation in calculation of excited states energies for molecules by equation of motion method: О₃/ Mischenko E.V. //Photoelectronics.-2007.-N16.-P.123-125.

8. Mischenko E.V. Transition energies and oscillator strengths in helium within equation of motion approach with density functional method for effective account of correlation’s/ Mischenko E.V. // Photoelectronics.-2006 .-N15.-P.58-60.

9. Ауров В.В. Фотоотрыв электрона от отрицательных ионов щелочно-земельных элементов/В.В.Ауров, Е.В. Мищенко, // Фотоэлектроника.-2002.-Т.11.-С.68-72.

10. Mischenko E.V. Quantization of multi-body states for Schrodinger (Dirac) equation in perturbation theory/ Mischenko E.V., Chernyakova Y.G.,Seredenko S.S.//Proc. of Internat. Conference “Geometry in Odessa-2008”.-Odessa (Ukraine).-2008.-P.160.

11. Glushkov A.V. QED approach to calculating electron collision strengths for multicharged ions in a plasma within the Debae approximation/ Glushkov A.V., Khetselius O.Yu., Mischenko E.V., Lovett L., Loboda A.V.// Proc. of the 14^th Int. Conference on Physics of Highly Ionized Ions.-Chofu-Tokio (Japan).-2008.-P.A-b41.

12. Glushkov A.V. Collisional shift of the Cs hyper-fine lines in atmosphere of inert gases/ Glushkov A.V., Mischenko E.V., Florko T.A.//Proc. of the 17^th International Conference on Spectral Line Shapes.-Paris (France).-2004.-P.A8.

13. Ambrosov S.V. Relativistic DFT calculation of carbon, alkali atoms clusters/ Ambrosov S.V., Glushkov A.V., Mischenko E.V., Kozlovskaya V.P., Loboda A.V.//Proc. of the 10^th International Congress on the Applications of Density Functional Theory in Chemistry and Physics.-Brussels (Belgium).-2003.-P.108.

14. Mischenko E.V. Calculation of dynamical polarizabilities for atoms of alkali-earth elements on basis of operator perturbation theory/ Mischenko E.V. //Proc. of the VI Intern. Conf. on Atomic and Mol. Pulsed Lasers.- Tomsk (Russia).- 2003.-P.C9.

15. Mischenko E.V. New relativistic approach to a collisional shift and broadening of alkali and rare-earth atoms hyperfine lines in medium of buffer gas/ Mischenko E.V.// Proc.8^th European Workshop “Quantum Systems in Chemistry and Physics”.- Spetses (Greece).-2003.-P.156.

16. Ambrosov S.V. Relativistic DFT calculation of carbon, alkali atoms clusters. Quasiparticle time-dependent DFT theory for superconducting clusters/ Ambrosov S.V., Glushkov A.V., Mischenko E.V., Kozlovskaya V.P., Loboda A.V.//Proc. of the XI^th International Congress of

16

Quantum Chemistry.-(Bonn, Germany).-2003.-P.D24.

17. Mischenko E.V. Relativistic theory of broadening the atomic hyperfine lines in medium of buffer gas: New approach / Mischenko E.V. // Proc.5^th European Workshop “Quantum Systems in Chemistry and Physics”.-Uppsala (Sweden).-2000.-P.151.

18. Mischenko E.V. Relativistic theory of collisional shift for atomic hfs lines in buffer gas: New approach/ Mischenko E.V. // Proc. Europ. Scientific Found. REHE Workshop on “Spin-Orbit Coupling in Chem. Reactions”. –Torun (Poland).-1998.-P25.