金原子和一价离子能级的超精细结构常数研究

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在认识原子光谱的初始阶段,人类只把原子核看作有一定质量的点电荷Ze,从而获得原子光谱的粗结构;在考虑了电子的自旋作用后,人们得到了光谱的精细结构;随着光谱技术的发展(分辨率已达E-9以上),超精细结构(Hyperfine structure,简称HFS)已越来越被人们所认识。原子核的磁偶极矩和电四极矩与电子的相互作用使原子产生HFS。HFS常数的实验测量和理论研究不仅有助于人们了解原子核电荷及电流分布、核形变等性质,还能使人们更好地考虑电子关联效应、检验电子波函数计算的准确性等。高分辨率的天体光谱中包含大量不容忽视的HFS,HFS常数也是准确分析天体光谱所必需的重要数据。这些年来,随着天文观测技术日新月异地发展,大量前所未有的高分辨率、高信噪比的天体光谱被人们获得。天体光谱中包含了众多条光谱线的HFS,人们若想分析这些光谱,需要许多准确的HFS常数。目前,金原子和金一价离子(Au I、Au II)能级的HFS常数数据还很不完善。1953年至2009年,国际上共有10个研究小组测量或计算了仅6个Au I能级的HFS常数。至于Au II,只有1988年Bouazza等人测量研究了9个能级的HFS常数。对于目前已知的61个Au I能级和37个Au II能级而言,显然仍有很多能级的HFS常数有待确定。鉴于此,本文利用从美国国家太阳天文台(National Solar Observatory,缩写为NSO)数据库中获取的金元素傅里叶变换光谱,并基于原子和离子能级HFS理论和最小二乘法,编制了一个光谱分析程序,对Au I和Au II的发射谱线做了佛克脱(Voigt)线型模拟分析,较准确地确定了Au I位于37358.99173051 cm-1之间的26个能级和Au II位于29621.249120257.12 cm-1之间的8个能级的磁偶极HFS常数A值和电四极HFS常数B值。其它能级因光谱中未出现跃迁谱线而无法确定其HFS常数值。A常数误差绝大多数在15%以内;超精细相互作用中的电四极作用一般要比磁偶极作用小很多,因此B常数误差较大,有的甚至达到50%以上。据我们所知,这些结果中的24个Au I能级和7个Au II能级为首次报道。对于3个有文献报道的能级的HFS常数结果,本文确定的结果与前人报道的结果在误差范围内符合的很好。
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