[論文レビュー] Atomic data from the Iron Project. LXIV. Radiative transition rates and collision strengths for Ca II

M. Meléndez, M. A. Bautista+1 more|Strathprints: The University of Strathclyde institutional repository (University of Strathclyde)|Apr 28, 2007

Atomic and Molecular Physics参考文献 53被引用数 32

ひとこと要約

本稿では、LS結合における中間結合フレーム変換を用い、コア極性化を含むトーマス・フェルミ・ディラックポテンシャルとR行列法を用いて、Ca IIの高精度な放射遷移率（A値）および電子衝突励起率を提示する。コア極性化の取り入れにより、計算された寿命は最大20%短縮され、有効衝突強度は実験値と11%以内で一致し、エータ・カービナエや活動銀河核などの天体的光源のスペクトルモデリングが著しく改善される。

ABSTRACT

This work reports radiative transition rates and electron impact excitation rate coefficients for levels of the n= 3, 4, 5, 6, 7, 8 configurations of Ca II. The radiative data were computed using the Thomas-Fermi-Dirac central potential method in the frozen core approximation and includes the polarization interaction between the valence electron and the core using a model potential. This method allows for configuration interactions (CI) and relativistic effects in the Breit-Pauli formalism. Collision strengths in LS-coupling were calculated in the close coupling approximation with the R-matrix method. Then, fine structure collision strengths were obtained by means of the intermediate-coupling frame transformation (ICFT) method which accounts for spin-orbit coupling effects. We present extensive comparisons with the most recent calculations and measurements for Ca II as well as a comparison between the core polarization results and the "unpolarized" values. We find that core polarization affects the computed lifetimes by up to 20%. Our results are in very close agreement with recent measurements for the lifetimes of metastable levels. The present collision strengths were integrated over a Maxwellian distribution of electron energies and the resulting effective collision strengths are given for a wide range of temperatures. Our effective collision strengths for the resonance transitions are within ~11% from previous values derived from experimental measurements, but disagree with latter computations using the distorted wave approximation.

研究の動機と目的

• n=3からn=8の電子配置におけるCa II準位の包括的な放射遷移率（A値）および電子衝突励起率の計算を目的とする。
• トーマス・フェルミ・ディラックフレームワークにおけるモデルポテンシャルを用いてコア極性化効果を含めることで、寿命予測の精度を向上させることを目的とする。
• LS結合におけるR行列法を用いて衝突強度を計算し、スピン-軌道結合を考慮するために中間結合フレーム変換（ICFT）を適用することを目的とする。
• 幅広い温度範囲（3000–38000 K）における熱平均有効衝突強度を導出し、天体的モデリングに用いることを目的とする。
• 星やAGNにおけるスペクトル診断に使用可能な、エネルギー準位、A値、有効衝突強度の完全な公開データセットの提供を目的とする。

提案手法

• トーマス・フェルミ・ディラック中心ポテンシャルとモデルポテンシャルを用い、外殻電子とコアとの間の電気双極子極性化相互作用を含めたAUTOSTRUCTURE原子構造コードを採用した。
• 放射遷移率の計算において、構成相互作用および相対論的効果をブライト＝ポール方形式を用いて取り入れた。
• LS結合における閉じ込め近似に基づくR行列法を用い、電子衝突励起の衝突強度を計算した。
• スピン-軌道結合を考慮するために、中間結合フレーム変換（ICFT）法を用い、LS結合された衝突強度を微細構造値に変換した。
• 式（10）を用いて、マクスウェル分布に従う電子エネルギー分布に対して衝突強度を統合し、熱平均有効衝突強度を計算した。
• 特に4s→4p共鳴遷移に注目し、実験的寿命および先行理論的計算と比較して結果を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コア極性化は、Ca II準位の計算放射寿命にどの程度の影響を及ぼすか？
• RQ2 本研究のA値および衝突強度は、最近の実験的測定値および先行理論的計算とどのように比較されるか？
• RQ3 標的におよび散乱波動関数において極性化を含めることで、導かれる有効衝突強度にどのような影響があるか？
• RQ4 4s→4p遷移の計算有効衝突強度は、実験的値および先行理論的推定値とどの程度一致するか？
• RQ5 コア極性化および改良された多体法を組み込むことで、天体的環境におけるCa IIのより正確なスペクトルモデリングが可能になるか？

主な発見

• コア極性化の取り入れにより、計算された寿命は最大20%短縮され、実験データとの一致が著しく向上した。
• 4p²P°準位では、本研究のA値が実験的寿命と1%以内で一致し、3d²Dメタスタブル準位では0.3%以内で一致し、利用可能な最高の理論的結果と一致した。
• 4s→4p遷移の有効衝突強度は、実験的断面積から導かれた値（Osterbrock & Wallace, 1977）と約11%以内で一致した。
• 本研究の結果は、以前の歪み波計算（Burgess et al., 1995）と約50%の差異を示し、それらは衝突強度を過大評価していた。
• 標的にコア極性化を無視すると、有効衝突強度は約30%上昇し、極性化が正確なモデリングにおいて極めて重要であることが示された。
• エネルギー準位、A値、有効衝突強度の完全なデータセットは、CDSのcdsarc.u-strasbg.frおよびCDSウェブインターフェースを通じて公開されている。