The time-dependent close-coupling method for atomic and molecular collision processes

We review the development of the time-dependent close-coupling method to study atomic and molecular few body dynamics. Applications include electron and photon collisions with atoms, molecules, and their ions.

Effective collision strengths for election impact excitation of Cl III

Effective collision strengths for electron-impact excitation of the phosphorus-like ion Cl III are presented for all fine-structure transitions among the levels arising from the lowest 23 LS states. The collisional cross sections are computed in the multichannel close-coupling R-matrix approximation, where sophisticated configuration-interaction wave functions are used to represent the target states. The 23 LS states are formed from the basis configurations 3s²3p³, 3s3p⁴, 3s²3p²3d, and 3s²3p²4s, and correspond to 49 fine-structure levels, leading to a total possible 1176 fine-structure transitions. The effective collision strengths, obtained by averaging the electron collision strengths over a Maxwellian distribution of electron velocities, are tabulated in this paper for all 1176 transitions and for electron temperatures in the ranges T(K)=7500-25,000 and log T(K)=4.4-5.4. The former range encompasses the temperatures of particular importance for application to gaseous nebulae, while the latter range is more applicable to the study of solar and laboratory-type plasmas. © 2001 Academic Press.

Effective collision strengths for forbidden transitions among the 3s23p3 fine-structure levels of Cl III

Effective collision strengths for the 10 astrophysically important fine-structure forbidden transitions among the ⁴S^o, ²D^o and ²P^o levels in the 3s²3p³ configuration of Cl III are presented. The calculation employs the multichannel R-matrix method to compute the electron-impact excitation collision strengths in a close-coupling expansion, which incorporates the lowest 23 LS target eigenstates of Cl III. These states are formed from the 3s²3p³, 3s3p⁴, 3s²3p²3d and 3s²3p²4s configurations. The Maxwellian-averaged effective collision strengths are presented graphically for all 10 fine-structure transitions over a wide range of electron temperatures appropriate for astrophysical applications [log T(K) = 3.3 - log T(K) = 5.9]. Comparisons are made with the earlier seven-state close-coupling calculation of Butler & Zeippen, and in general excellent agreement is found in the low-temperature region where a comparison is possible [log T(K) = 3.3 - log T(K) = 4.7]. However, discrepancies of up to 30 per cent are found to occur for the forbidden transitions which involve the ⁴S^o ground state level, particularly for the lowest temperatures considered. At the higher temperatures, the present data are the only reliable results currently available.

Effective collision strengths for fine-structure forbidden transitions among the 2s22p3 levels of S x

Effective collision strengths for electron-impact excitation of the N-like ion S x are calculated in the close-coupling approximation using the multichannel R-matrix method. Specific attention is given to the 10 astrophysically important fine-structure forbidden transitions among the ⁴S^O, ²D^o and ²P^o levels in the 2s²2p³ ground configuration. The total (e^- + ion) wavefunction is expanded in terms of the 11 lowest LS eigenstates of S x, and each eigenstate is represented by extensive configuration-interaction wavefunctions. The collision strengths obtained are thermally averaged over a Maxwellian distribution of velocities, for all 10 fine-structure transitions, over the range of electron temperatures log T(K) = 4.6-6.7 (the range appropriate for astrophysical applications). The present effective collision strengths are the only results currently available for these fine-structure transition rates.

Effective collision strengths for fine-structure forbidden transitions among the 2s22p3 levels of Ne IV

Effective collision strengths for electron-impact excitation of the N-like ion NeIV are calculated in the close-coupling approximation using the multichannel R-matrix method. Specific attention is given to the 10 astrophysically important fine-structure forbidden transitions among the ⁴S^o, ²D^o and ²P^o levels in the 2s²2p³ ground-state configuration. The expansion of the total wavefunction incorporates the lowest 11 LS eigenstates of NeIV, consisting of eight n = 2 terms with configurations 2s²2p³, 2s2p⁴ and 2p⁵, together with three n = 3 states of configuration 2s²2p²3s. We present in graphical form the effective collision strengths obtained by thermally averaging the collision strengths over a Maxwellian distribution of velocities, for all 10 fine-structure transitions, over the range of electron temperatures log T(K) = 3.6 to log T(K) = 6.1 (the range appropriate for astrophysical applications). Comparisons are made with the earlier, less sophisticated close-coupling calculation of Giles, and excellent agreement is found in the limited temperature region where a comparison is possible [log T(K) = 3.7 to log 7(K) = 4.3]. At higher temperatures the present data are the only reliable results currently available.

Effective collision strengths for fine-structure forbidden transitions among the 3s 23p 3 levels of Ar IV

The multichannel R-matrix method is used to compute electron impact excitation collision strengths in Ar IV for all fine-structure transitions among the ⁴S°, ²D° and ²P° levels in the 3s ²3p ³ ground configuration. Included in the expansion of the total wavefunction are the lowest 13 LS target eigenstates of Ar iv formed from the 3s ²3p ³, 3s3p ⁴ and 3s ²3p ²3d configurations. The effective collision strengths, obtained by averaging the electron collision strengths over a Maxwellian distribution of electron velocities, are presented for all 10 fine-structure transitions over a wide range of electron temperatures of astrophysical interest (T _e = 2000-100 000 K). Comparisons are made with an earlier 7-state close-coupling calculation by Zeippen, Butler & Le Bourlot, and significant differences are found to occur for many of the forbidden transitions considered, in particular those involving the ⁴S° ground state, where discrepancies of up to a factor of 3 are found in the low-temperature region. © 1997 RAS.

Parallel decoding of turbo codes using multi-point trellis termination and collision-free interleavers

The UMTS turbo encoder is composed of parallel concatenation of two Recursive Systematic Convolutional (RSC) encoders which start and end at a known state. This trellis termination directly affects the performance of turbo codes. This paper presents performance analysis of multi-point trellis termination of turbo codes which is to terminate RSC encoders at more than one point of the current frame while keeping the interleaver length the same. For long interleaver lengths, this approach provides dividing a data frame into sub-frames which can be treated as independent blocks. A novel decoding architecture using multi-point trellis termination and collision-free interleavers is presented. Collision-free interleavers are used to solve memory collision problems encountered by parallel decoding of turbo codes. The proposed parallel decoding architecture reduces the decoding delay caused by the iterative nature and forward-backward metric computations of turbo decoding algorithms. Our simulations verified that this turbo encoding and decoding scheme shows Bit Error Rate (BER) performance very close to that of the UMTS turbo coding while providing almost %50 time saving for the 2-point termination and %80 time saving for the 5-point termination.

Étude observationnelle de la collision des vents dans les systèmes Wolf-Rayet+O

Nous présentons les résultats de trois campagnes d'observation d'un mois chacune dans le cadre de l'étude de la collision des vents dans les systèmes binaires Wolf-Rayet + OB. Ce travail se concentre sur l'étude des objets de l'hémisphère sud n'ayant jamais encore fait l'objet d'études poussées dans ce contexte. À cela, nous avons ajouté l'objet archétype pour ce type de systèmes : WR 140 (WC7pd + O5.5fc) qui a effectué son dernier passage périastre en janvier 2009. Les deux premières campagnes (spectroscopiques), ont permis une mise à jour des éléments orbitaux ainsi qu'une estimation de la géométrie de la zone de collision des vents et d'autres paramètres fondamentaux des étoiles pour 6 systèmes binaires : WR 12 (WN8h), 21 (WN5o+O7V), 30 (WC6+O7.5V), 31 (WN4o+O8), 47 (WN6o+O5) et 140. Une période non-orbitale courte (probablement reliée à la rotation) a également été mesurée pour un des objets : WR 69 (WC9d+OB), avec une période orbitale bien plus grande. La troisième campagne (photométrique) a révélé une variabilité étonnamment faible dans un échantillon de 20 étoiles WC8/9. Cela supporte l'idée que les pulsations ne sont pas courantes dans ce type d'étoiles et qu'il est peu probable que celles-ci soient le mécanisme dominant de formation de poussière, suggérant, par défaut, le rôle prédominant de la collision des vents.

Étude spectroscopique du système WR145: une étoile Wolf-Rayet hybride WN/C dont le vent entre en collision avec le vent de son compagnon O

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Note on the quasimolecular M radiation in very heavy collision systems

The quasimolecular M radiation emitted in collisions between Xe ions of up to 6 MeV energy and solid targets of Ta, Au, Pb and Bi, as well as a gaseous target of Pb(CH_3)_4, has been studied. Using a realistic theoretical correlation diagram, a semiquantitative explanation of the observed peak structure is given.

Collision systems

Various approximations which are possible for the theoretical description of colliding ion-atom systems are reviewed. With the emphasis on relativistic influences, a few comparisons of experimental results with relativistic calculations are made.

The problem of noncharacteristic quasimolecular X-rays in heavy ion collision

Quasi-molecular X-rays observed in heavy ion collisions are interpreted within a relativistic calculation of correlation diagrams using the Dirac-Slater model. A semiquantitative description of noncharacteristic M X rays is given for the system Au-I.

Excitation of Phonons in Solids and Nanostructures by Intense Laser and XUV Pulses and by Low Energy Atomic Collision

Intensive, ultrakurze Laserpulse regen Festkörper in einen Zustand an, in dem die Elektronen hohe Temperaturen erlangen, während das Gitter kalt bleibt. Die heißen Elektronen beeinflussen das sog. Laser-angeregte interatomare Potential bzw. die Potentialenergiefläche, auf der die Ionen sich bewegen. Dieses kann neben anderen ultrakurzen Prozessen zu Änderungen der Phononfrequenzen (phonon softening oder phonon hardening) führen. Viele ultrakurze strukturelle Phänomene in Festkörpern hängen bei hohen Laseranregungen von Änderungen der Phononfrequenzen bei niedrigeren Anregungen ab. Um die Laser-bedingten Änderungen des Phononenspektrums von Festkörpern beschreiben zu können, haben wir ein auf Temperatur-abhängiger Dichtefunktionaltheorie basierendes Verfahren entwickelt. Die dramatischen Änderungen nach einer Laseranregung in der Potentialenergiefläche werden durch die starke Veränderung der Zustandsdichte und der Besetzungen der Elektronen hervorgerufen. Diese Änderungen in der Zustandsdichte und den Besetzungszahlen können wir mit unserer Methode berechnen, um dann damit das Verhalten der Phononen nach einer Laseranregung zu analysieren. Auf diese Art und Weise studierten wir den Einfluss einer Anregung mit einem intensiven, ultrakurzen Laserpuls auf repräsentative Phonon Eigenmoden in Magnesium, Kupfer und Aluminium. Wir stellten dabei in manchen Gitterschwingungen entweder eine Abnahme (softening) und in anderen eine Zunahme (hardening) der Eigenfrequenz fest. Manche Moden zeigten bei Variation der Laseranregungsstärke sogar beide Verhaltensweisen. Das eine Phonon-Eigenmode ein hardening und softening zeigen kann, wird durch das Vorhandensein von van Hove Singularitäten in der elektronischen Zustandsdichte des betrachteten Materials erklärt. Für diesen Fall stellt unser Verfahren zusammen mit der Sommerfeld-Entwicklung die Eigenschaften der Festkörper Vibrationen in Verbindung mit den Laser induzierten Veränderungen in den elektronischen Besetzungen für verschiedene Phonon-eingefrorene Atomkonfigurationen. Auch die absolute Größe des softening und hardening wurde berechnet. Wir nehmen an, dass unsere Theorie Licht in die Effekte der Laseranregung von verschiedenen Materialien bringt. Außerdem studierten wir mit Hilfe von Dichtefunktionaltheorie die strukturellen Material-Eigenschaften, die durch kurze XUV Pulse induziert werden. Warme dichte Materie in Ultrakurzpuls angeregten Magnesium wurde analysiert und verglichen mit den Ergebnissen bei durch Laser Anregung bedingten Änderungen. Unter Verwendung von elektronischer-Temperatur-abhängiger Dichtefunktionaltheorie wurden die Änderungen in den Bindungseigenschaften von warmen dichten Magnesium studiert. Wir stellten dabei beide Effekte, Verstärkung und Abschwächung von Bindungen, bei jeweils verschiedenen Phonon Eigenmoden von Magnesium auf Grund von der Erzeugung von Rumpflöchern und dem Vorhandensein von heißen Elektronen fest. Die zusätzliche Erzeugung von heißen Elektronen führt zu einer Änderung der Bindungscharakteristik, die der Änderung, die durch die bereits vorhandenen Rumpflöcher hervorgerufen wurde, entgegen wirkt. Die thermischen Eigenschaften von Nanostrukturen sind teilweise sehr wichtig für elektronische Bauteile. Wir studierten hier ebenfalls den Effekt einer einzelnen Graphen Lage auf Kupfer. Dazu untersuchten wir mit Dichtefunktionaltheorie die strukturellen- und Schwingungseigenschaften von Graphen auf einem Kupfer Substrat. Wir zeigen, dass die schwache Wechselwirkung zwischen Graphen und Kupfer die Frequenz der aus der Ebene gerichteten akustischen Phonon Eigenmode anhebt und die Entartung zwischen den aus der Ebene gerichteten akustischen und optischen Phononen im K-Punkt des Graphen Spektrums aufhebt. Zusätzlich führten wir ab initio Berechnungen zur inelastischen Streuung eines Helium Atoms mit Graphen auf einem Kuper(111) Substrat durch. Wir berechneten dazu das Leistungsspektrum, das uns eine Idee über die verschiedenen Gitterschwingungen des Graphene-Kuper(111) Systems gibt, die durch die Kollision des Helium Atom angeregt werden. Wir brachten die Positionen der Peaks im Leistungsspektrum mit den Phonon Eigenfrequenzen, die wir aus den statischen Rechnungen erhalten haben, in Beziehung. Unsere Ergebnisse werden auch verglichen mit den Ergebnissen experimenteller Daten zur Helium Streuung an Graphen-Kupfer(111) Oberflächen.

Computationally efficient expressions for the collision efficiency between electrically charged aerosol particles and cloud droplets

A multiple factor parametrization is described to permit the efficient calculation of collision efficiency (E) between electrically charged aerosol particles and neutral cloud droplets in numerical models of cloud and climate. The four-parameter representation summarizes the results obtained from a detailed microphysical model of E, which accounts for the different forces acting on the aerosol in the path of falling cloud droplets. The parametrization's range of validity is for aerosol particle radii of 0.4 to 10 mu m, aerosol particle densities of I to 2.0 g cm(-3), aerosol particle charges from neutral to 100 elementary charges and drop radii from 18.55 to 142 mu m. The parametrization yields values of E well within an order of magnitude of the detailed model's values, from a dataset of 3978 E values. Of these values 95% have modelled to parametrized ratios between 0.5 and 1.5 for aerosol particle sizes ranging between 0.4 and 2.0 mu m, and about 96% in the second size range. This parametrization speeds up the calculation of E by a factor of similar to 10(3) compared with the original microphysical model, permitting the inclusion of electric charge effects in numerical cloud and climate models.