[论文解读] Critically Evaluated Spectral Data for Neutral Carbon (C I)

K. Haris, Alexander Kramida|arXiv (Cornell University)|Apr 24, 2017

Atomic and Molecular Physics被引用 6

一句话总结

本文提出了一项对中性碳（C I）光谱数据的严格评估汇编，整合了来自不同来源的实验测量数据——包括实验室光谱仪和天体物理观测——以及使用Cowan代码的参数化计算。报告了412个优化的能级、1221条观测跃迁和1616个跃迁概率（其中241个为新推荐值），并确定了更精确的电离极限为90,820.348(9) cm⁻¹或11.2602880(11) eV，显著提高了先前值的精度。

ABSTRACT

In this critical compilation, all known to us experimental data on the spectrum of neutral carbon were methodically evaluated and supplemented by parametric calculations with Cowan's code. The sources of experimental data vary from laboratory to astrophysical objects and employ different instrumentation from classical grating and Fourier transform spectrometers to precise laser spectroscopy setups and various other modern techniques. This comprehensive evaluation provides accurate atomic data on energy levels and wavelengths (observed and Ritz) with their estimated uncertainties, as well as a uniform description of observed line intensities. In total, 412 energy levels were optimized with the help of selected 1221 best observed lines participating in 1365 transitions in the wavelength region 750 Å to 609.14 μm. In addition, 737 possibly observable transitions are predicted. Critically evaluated transition probabilities for 1616 lines are provided, of which 241 are new. With the accurate energy levels obtained, combined with additional observed data on high Rydberg states, the ionization limit was determined to be 90 820.348(9) cm^(-1) or 11.2602880(11) eV in fair agreement with the previously recommended value, but more accurate.

研究动机与目标

• 汇编并严格评估所有可用的中性碳（C I）光谱实验与理论数据。
• 通过整合多种实验数据和Cowan的原子结构计算，提高能级和跃迁概率的精度。
• 利用优化的能级和高里德伯态数据，确定中性碳更精确的电离极限。
• 为天体物理和实验室应用提供统一、可靠且可机器读取的光谱线、强度和跃迁概率数据集。

提出的方法

• 系统评估来自实验室源、天体物理观测以及各种光谱仪（光栅、傅里叶变换、激光光谱）的实验光谱数据。
• 应用Cowan的多体微扰理论代码进行参数化计算，以优化能级和跃迁概率。
• 选取1221条高质量观测谱线，用于优化750 Å至609.14 μm波长范围内的412个能级。
• 利用观测谱线强度和Ritz波长，标准化并统一描述跃迁强度。
• 整合高里德伯态数据以进一步优化中性碳的电离极限。
• 通过与先前推荐值的比较以及对能级和跃迁概率不确定度的评估，验证结果的可靠性。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于对实验与理论数据的全面评估，中性碳（C I）最精确的能级集合是什么？
• RQ2 如何系统性地改进并统一不同实验源与技术下的C I谱线跃迁概率？
• RQ3 中性碳的电离极限最精确的值是多少？与先前推荐值相比有何差异？
• RQ4 哪些跃迁可能可观测但尚未被探测到？其预测特性是什么？
• RQ5 如何统一描述C I光谱数据的强度和不确定度，以用于天体物理建模？

主要发现

• 利用750 Å至609.14 μm波段范围内的1221条高质量观测跃迁，优化了中性碳（C I）的412个能级。
• 中性碳的电离极限确定为90,820.348(9) cm⁻¹或11.2602880(11) eV，精度显著优于先前值。
• 提供了1616条经严格评估的跃迁概率，其中241条为新推荐值。
• 数据集中包含737条尚未被实验探测到但可能可观测的预测跃迁。
• 对能级和跃迁概率的不确定度估计进行了系统性报告，增强了其在天体物理和实验室应用中的可靠性。
• 研究成果发表于《天体物理杂志增刊系列》（The Astrophysical Journal Supplement Series），并以可机器读取的格式提供，供广泛科学使用。