[PDF]    http://dx.doi.org/10.3952/physics.v55i2.3097

Open access article / Atviros prieigos straipsnis

Lith. J. Phys. 55, 73–83 (2015)
METASTABLE LEVEL PROPERTIES OF THE EXCITED CONFIGURATION 4p64d84f
Rasa Karpuškienė, Pavel Bogdanovich, and Romualdas Kisielius
Institute of Theoretical Physics and Astronomy of Vilnius University, A. Goštauto 12, LT-01108 Vilnius, Lithuania
E-mail: rasa.karpuskiene@tfai.vu.lt

Received 30 December 2014; revised 26 February 2015; accepted 20 March 2015

Metastable levels in rhodium-like ions with the ground configuration 4p64d9 and the excited configurations 4p64d84f and 4p54d10 are investigated. The ab initio calculations of the level energies, radiative multipole transition probabilities are performed in a quasirelativistic Hartree–Fock approximation employing an extensive configuration interaction based on quasirelativistic transformed radial orbitals. Systematic trends in the behavior of calculated radiative lifetimes of the metastable levels are studied for the ions from Z = 60 to Z = 92. The significance of the radiative transitions of higher multipole order (M2 and E3) for the calculated radiative lifetimes is demonstrated and discussed.
Keywords: quasirelativistic approach, many-electron ions, metastable levels, radiative lifetimes
PACS: 31.10.+Z, 31.15.ag, 32.70.Cs

SUŽADINTOS KONFIGŪRACIJOS 4p64d84f METASTABILIŲ LYGMENŲ SAVYBĖS
Rasa Karpuškienė, Pavelas Bogdanovičius, Romualdas Kisielius
Vilniaus universiteto Teorinės fizikos ir astronomijos institutas, Vilnius, Lietuva

Darbe tiriami metastabilūs sužadintos konfigūracijos 4p64d84f lygmenys jonuose, jų pagrindinė konfigūracija – 4p64d9. Spektrinės charakteristikos suskaičiuotos kvazireliatyvistiniu Hartrio ir Foko artiniu atsižvelgiant į koreliacinius efektus, įskaitomus taikant konfigūracijų sąveiką skirtingose radialiųjų orbitalių bazėse. Parodyta, kad atsižvelgus į nedidelio pataisinių konfigūracijų, aprašytų tik kvazireliatyvistinių lygčių sprendiniais, skaičiaus sąveiką, gaunamos metastabilių lygmenų trukmės ženkliai skiriasi nuo trukmių, gautų atsižvelgiant tik į tiriamųjų konfigūracijų tarpusavio sąveiką. Papildžius bazę transformuotomis kvazireliatyvistinėmis orbitalėmis, gaunamos metastabilių lygmenų gyvavimo trukmės greitai konverguoja.
Atlikus pradinius skaičiavimus nedidelėje konfigūracijų bazėje, parodyta, kad jonų Z = 48–60 sužadintos konfigūracijos 4p64d84f lygmenys nėra metastabilūs, nes egzistuoja suirimo kanalai į žemiau esančias konfigūracijas 4p64d85s, 4p64d75s2 ir 4p64d85p. Jonams Z = 60–92 šios konfigūracijos yra energetiškai aukščiau nei tiriamoji 4p64d84f. Tokiems jonams buvo atlikti tyrimai didelėje konfigūracijų bazėje, gauti energijos lygmenų spektrai, elektrinių dipolinių, kvadrupolinių ir oktupolinių, magnetinių dipolinių ir kvadrupolinių šuolių spektroskopiniai parametrai. Išnagrinėjus metastabilių lygmenų suirimo kanalus, matyti, kad elektriniai dipoliniai šuoliai yra draudžiami atrankos taisyklių lygmenims su J ≥ 9/2. Šių lygmenų gyvavimo trukmes lemia aukštesnio multipoliškumo šuoliai. Svarbiausi yra magnetiniai dipoliniai šuoliai, elektrinių kvadrupolinių tikimybės visada yra daug mažesnės. Kai kuriems lygmenims svarbiausi tampa elektriniai oktupoliniai ir magnetiniai kvadrupoliniai šuoliai, kurių įskaitymas ypač ženkliai sumažina lygmens gyvavimo trukmę.
References / Nuorodos

[1] R. Karpuškienė, P. Bogdanovich, and R. Kisielius, Significance of M2 and E3 transitions for 4p54dN+1 and 4p64dN−14f configuration metastable-level lifetimes, Phys. Rev. A 88(2), 022519 (2013),
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.88.022519
[2] E. Träbert, E1-forbidden transition rates in ions of astrophysical interest, Phys. Scripta 89(11), 114003 (2014),
http://dx.doi.org/10.1088/0031-8949/89/11/114003
[3] E. Träbert, Level lifetimes dominated by electric-dipole forbidden decay rates in the ground configuration of doubly charged rare gas ions (Ne2+, Ar2+, Kr2+ and Xe2+), Phys. Scripta 85(4), 048101 (2012),
http://dx.doi.org/10.1088/0031-8949/85/04/048101
[4] P. Quinet, V. Vinogradoff, P. Palmeri, and É. Biémont, Radiative decay rates for W I, W II and W III allowed and forbidden transitions of interest for spectroscopic diagnostics in fusion plasmas, J. Phys. B 43, 144003 (2010),
http://dx.doi.org/10.1088/0953-4075/43/14/144003
[5] S. Enzonga Yoca, P. Quinet, and É. Biémont, Configuration interaction and radiative decay rates in trebly ionized tungsten (W IV), J. Phys. B 45, 035001 (2012),
http://dx.doi.org/10.1088/0953-4075/45/3/035001
[6] M.L. Qiu, R.F. Zhao, X.L. Guo, Z.Z. Zhao, W.X. Li, S.Y. Du, J. Xiao, K. Yao, C.Y. Chen, R. Hutton, and Y. Zou, Investigation of transitions between metastable levels of the first excited configuration of palladium-like tungsten, J. Phys. B 47, 175002 (2014),
http://dx.doi.org/10.1088/0953-4075/47/17/175002
[7] É. Biémont, A. Ellmann, P. Lundin, S. Mannervik, L.-O. Norlin, P. Palmeri, P. Quinet, D. Rostohar, P. Royen, and P. Schef, Decay of metastable states in Nd II, Eur. Phys. J. D 41, 211–219 (2007),
http://dx.doi.org/10.1140/epjd/e2006-00229-5
[8] J. Clementson, P. Beiersdorfer, and M.F. Gu, X-ray spectroscopy of E2 and M3 transitions in Ni-like W, Phys. Rev. A 81, 012505 (2010),
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.81.012505
[9] S. Enzonga Yoca and P. Quinet, Relativistic Hartree–Fock calculations of transition rates for allowed and forbidden lines in Nd IV, J. Phys. B 47, 035002 (2014),
http://dx.doi.org/10.1088/0953-4075/47/3/035002
[10] V. Jonauskas, G. Gaigalas, and S. Kučas, Relativistic calculations for M1-type transitions in 4dN configurations of W29+–W37+ ions, At. Data Nucl. Data Tables 98, 19–42 (2012),
http://dx.doi.org/10.1016/j.adt.2011.08.001
[11] P. Quinet, A theoretical survey of atomic structure and forbidden transitions in the 4pk and 4dk ground configurations of tungsten ions W29+ through W43+, J. Phys. B 45, 025003 (2012),
http://dx.doi.org/10.1088/0953-4075/45/2/025003
[12] P. Jönsson, P. Bengtsson, J. Ekman, S. Gustafsson, L.B. Karlsson, G. Gaigalas, C. Froese Fischer, D. Kato, I. Murakami, H.A. Sakaue, H. Hara, T. Watanabe, N. Nakamura, and N. Yamamoto, Relativistic CI calculations of spectroscopic data for the 2p6 and 2p53l configurations in Ne-like ions between Mg III and Kr XXVII, At. Data Nucl. Data Tables 100, 1–154 (2014),
http://dx.doi.org/10.1016/j.adt.2013.06.001
[13] P. Rynkun, P. Jönsson, G. Gaigalas, and C. Froese Fischer, Energies and E1, M1, E2, and M2 transition rates for states of the 2s22p3, 2s2p4, and 2p5 configurations in nitrogen-like ions between F III and Kr XXX, At. Data Nucl. Data Tables 100, 315–402 (2014),
http://dx.doi.org/10.1016/j.adt.2013.05.003
[14] Y. Ishikawa, J.A. Santana, and E. Träbert, Relativistic multireference many-body perturbation theory for open-shell ions with multiple valence shell electrons: the transition rates and lifetimes of the excited levels in chlorinelike Fe X, J. Phys. B 43, 074022 (2010),
http://dx.doi.org/10.1088/0953-4075/43/7/074022
[15] U.I. Safronova, A.S. Safronova, S.M. Hamasha, and P. Beiersdorfer, Relativistic many-body calculations of multipole (E1, M1, E2, M2, E3, and M3) transition wavelengths and rates between 3l–14l' excited and ground states in nickel-like ions, At. Data Nucl. Data Tables 92, 47–104 (2006),
http://dx.doi.org/10.1016/j.adt.2005.09.001
[16] P. Bogdanovich and O. Rancova, Quasirelativistic Hartree-Fock equations consistent with Breit-Pauli approach, Phys. Rev. A 74(5), 052501 (2006),
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.74.052501
[17] P. Bogdanovich and O. Rancova, Adjustment of the quasirelativistic equations for p electrons, Phys. Rev. A 76(1), 012507 (2007),
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.76.012507
[18] P. Bogdanovich and O. Rancova, Quasirelativistic approach for ab initio study of highly charged ions, Phys. Scr. 78(4), 045301 (2008),
http://dx.doi.org/10.1088/0031-8949/78/04/045301
[19] P. Bogdanovich, O. Rancova, and A. Štikonas, Quasirelativistic treatment of spectral characteristics of W37+, Phys. Scripta 83(6), 065302 (2011),
http://dx.doi.org/10.1088/0031-8949/83/06/065302
[20] P. Bogdanovich and R. Kisielius, Theoretical energy level spectra and transition data for 4p64d2, 4p64d4f, and 4p54d3 configurations of W36+, At. Data Nucl. Data Tables 99(5), 580–594 (2013),
http://dx.doi.org/10.1016/j.adt.2012.11.001
[21] P. Bogdanovich and R. Karpuškienė, Numerical methods of the preliminary evaluation of the role of admixed configurations in atomic calculations, Comput. Phys. Comm. 134(3), 321–334 (2001),
http://dx.doi.org/10.1016/S0010-4655(00)00214-9
[22] P. Bogdanovich, R. Karpuškienė, and A. Momkauskaitė, A program of generation and selection of configurations for the configuration interaction method in atomic calculations SELECTCONF, Comput. Phys. Comm. 172(2), 133–143 (2005),
http://dx.doi.org/10.1016/j.cpc.2005.06.006
[23] P. Bogdanovich, R. Karpuškienė, and A. Momkauskaitė, Some problems of calculation of energy spectra of complex atomic configurations, Comput. Phys. Comm. 143(2), 174–180 (2002),
http://dx.doi.org/10.1016/S0010-4655(01)00446-5
[24] A. Hibbert, R. Glass, and C. Froese Fischer, A general program for computing angular integrals of the Breit-Pauli Hamiltonian, Comput. Phys. Comm. 64(3), 445–472 (1991),
http://dx.doi.org/10.1016/0010-4655(91)90138-B
[25] C. Froese Fischer, M.R. Godefroid, and A. Hibbert, A program for performing angular integrations for transition operators, Comput. Phys. Comm. 64(3), 486–500 (1991),
http://dx.doi.org/10.1016/0010-4655(91)90140-G
[26] C. Froese Fischer and M.R. Godefroid, Programs for computing LS and LSJ transitions from MCHF wave functions, Comput. Phys. Comm. 64(3), 501–519 (1991),
http://dx.doi.org/10.1016/0010-4655(91)90141-7