锰原子和一价离子高激发态能级的超精细结构常数研究

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研究原子的超精细相互作用是了解原子核的结构、性质以及电子关联效应的一种有效途径,精确可靠的超精细结构(HFS)常数有助于人们解决核外电子与原子核之间相互作用引起的一些复杂问题。随着现代各种大型地基望远镜和太空望远镜等天文观测技术的发展,人们已经可以获得大量高分辨率的天体光谱,这使得光谱的许多特征可以被分辨出来。除了谱线的波长和振子强度这些基本的原子数据外,天体光谱的分析还需要关于谱线加宽效应的数据,如塞曼效应、同位素位移和HFS常数等。而在分析恒星丰度以及确定恒星大气中的物理参数等方面,HFS常数是不可或缺的重要原子数据。近年来,人们对铁峰元素能级的HFS常数进行了大量研究。太阳中锰(Mn)的丰度为5.42±0.04,在铁峰元素中处于第四位。在某些化学特殊星(如Hg Mn星)中,锰的丰度甚至超过铁。大量的光谱研究数据表明,超精细相互作用可以非常显著地影响谱线线宽和波长的测量值,如果缺乏可靠的HFS常数,会导致在确定元素丰度时出现较大的误差。据我们所了解,已有文献报道了152个锰原子(Mn I)和110个一价锰离子(Mn II)能级的HFS常数,对于目前已知的550个Mn I能级和585个Mn II能级而言,还有许多能级的HFS常数尚未测定,特别是对于高激发态能级。本文利用HFS理论和迭代最小二乘法编写了一个光谱分析程序,通过该程序分析拟合了傅里叶变换(FT)光谱。所用的光谱是来自美国国家太阳天文台数据库(National Solar Observatory缩写为NSO,http://diglib.nso.edu/)的档案文件。这些光谱是由1.0 m FT光谱仪所记录的空心阴极灯发射光谱。通过分析拟合158条跃迁谱线,研究确定了Mn I位于24779.32到65946.59 cm-1之间42个能级的HFS常数以及Mn II位于43131.51到114349.29 cm-1之间35个能级的HFS常数。据我们所知,其中37个Mn I和32个Mn II能级的HFS常数是文献中未见报道的。在这些结果中有4个Mn I和6个Mn II能级同时确定了磁偶极HFS常数A和电四极HFS常数B,而对于其他能级,仅确定了常数A。大部分能级的HFS常数的误差都在10%以内。本文所确定的HFS常数除了可以促进原子理论的发展、完善对原子内部结构和性质的认识外,也有助于对天体物理以及原子核物理的研究。
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