Effets électrodynamiques et nucléaires quantiques dans les ions de type lithium et les atomes muoniques

Quantum Electrodynamic and nuclear effects in Li-like ions and muonic atoms

• Auteur / Autrice : Guojie Bian
• Direction : Paul Indelicato
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 20/09/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Kastler Brossel (Paris ; 1998-....)
• Jury : Président / Présidente : Emily Lamour
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Kei-Ning Huang
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Godefroid, Zoltán Harman

Mots clés

Mots clés contrôlés

Théorie quantique

Lithium

Muons

Électrodynamique quantique

Mots clés libres

Méthode MCDF

QED

Énergie de transition

Atomes muoniques

Rayons nucléaires

MCDF Method

QED

Transition energy

Muonic Atoms

Nuclear rays

Résumé

Nous avons effectué des calculs Dirac-Fock multi-configuration des énergies de transitions de structure fine 1s²2p²PJ-1s²2s²S1/2, J=1/2, 3/2, les transitions à partir d'états excités en couche internes 1s2s2p²PJ-1s²2s²S1/2, J=1/2, 3/2 et 1s2s2p4PJ-1s²2s²S1/2, J=1/2, 3/2, 5/2, et les transitions Auger à partir de ces mêmes états 1s2s2p4PJ- 1s2 1S0, J=1/2, 3/2 dans la séquence isoélectronique du lithium, pour des ions de numéro atomique 10 ≤ Z ≤ 96. Des corrections électrodynamiques quantiques avec modèle d'opérateur efficace et des corrections de corrélation électronique sont incluses dans les fonctions d'onde de Dirac avec une taille nucléaire finie. Des corrections de polarisation de Breit et de polarisation du vide de tous les ordres sont également incluses dans le calcul, avec une fonction d'onde d'ensemble actif entièrement optimisée. Des comparaisons approfondies entre les résultats théoriques existants et l'expérience sont effectuées. Nous évaluons également les paramètres nucléaires qui minimisent l'écart pondéré entre la théorie et l'expérience dans les modèles muoniques 208Pb avec des modèles Fermi à deux paramètres et Gauss à trois paramètres. Nous avons obtenu r = 5.5057 fm dans le modèle de Fermi et r = 5.5031 dans le modèle de Gauss par ajustement polynomial. Nous analysons également les contributions individuelles de 226Ra et 248Cm muoniques en utilisant la même prescription de corrections exactes de QED pour les expériences à venir.

We have performed multi-configuration Dirac-Fock calculations of the transition energies in the transitions of 1s²2p²PJ-1s²2s²S1/2, J=1/2, 3/2, core-excited transitions of 1s2s2p²PJ-1s²2s²S1/2, J=1/2, 3/2 and 1s2s2p4PJ-1s²2s²S1/2, J=1/2, 3/2, 5/2, and Auger transition energies of 1s2s2p2PJ-1s2 1S0 and 1s2s2p4PJ- 1s2 1S0, J=1/2,3/2 in the lithium isoelectronic sequence for low- to high-Z ions (Z=10-96). Quantum-electrodynamic corrections with effective operator model and electronic correlation corrections are included in Dirac wave functions with finite nuclear size. All-order Breit and vacuum polarization corrections are also included in the calculation, with a fully optimized active set wavefunction. Extensive comparisons between existing theorical results and experiment are performed. We also evaluate nuclear parameters that minimize the weighted theory-experiment discrepancy in muonic 208Pb with two-parameter Fermi and three-parameter Gauss models. We obtain r=5.5057 fm in the Fermi model and r=5.5031 in Gauss model by polynomial-fitting. We also analyze the individual contributions of muonic 226Ra and 248Cm using the same prescription of exact QED correction for the upcoming experiments.