Interatomic potential structures in highly ionized scattering systems

The interatomic potential of the ion-atom scattering system I^N+-I at small intermediate internuclear distances is calculated for different charge states N from atomic Dirac-Focker-Slater (DFS) electron densities within a statistical model. The behaviour of the potential structures, due to ionized electronic shells, is studied by calculations of classical elastic differential scattering cross-sections.

Role of Mie scattering in the seeding of matter-wave superradiance

Matter-wave superradiance is based on the interplay between ultracold atoms coherently organized in momentum space and a backscattered wave. Here, we show that this mechanism may be triggered by Mie scattering from the atomic cloud. We show how the laser light populates the modes of the cloud and thus imprints a phase gradient on the excited atomic dipoles. The interference with the atoms in the ground state results in a grating that in turn generates coherent emission, contributing to the backward light wave onset. The atomic recoil "halos" created by the Mie-scattered light exhibit a strong anisotropy, in contrast to single-atom scattering.

The Hartree-Fock Method Applied to Helium's Electrons

The difficulties of applying the Hartree-Fock method to many body problems is illustrated by treating Helium's electrons up to the point where tractability vanishes. Second, the problem of applying Hartree-Fock methods to the helium atom's electrons, when they are constrained to remain on a sphere, is revisited. The 6-dimensional total energy operator is reduced to a 2-dimensional one, and the application of that 2-dimensional operator in the Hartree-Fock mode is discussed.

Use of correlated potential harmonic basis functions for the description of the (4)He trimer and small clusters

A correlated many-body basis function is used to describe the (4)He trimer and small helium clusters ((4)HeN) with N = 4-9. A realistic helium dimer potential is adopted. The ground state results of the (4)He dimer and trimer are in close agreement with earlier findings. But no evidence is found for the existence of Efimov state in the trimer for the actual (4)He-(4)He interaction. However, decreasing the potential strength we calculate several excited states of the trimer which exhibit Efimov character. We also solve for excited state energies of these clusters which are in good agreement with Monte Carlo hyperspherical description. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi:10.1063/1.3583365]

Aplicació de la semblança molecular quàntica en la reducció de l'espai configuracional per a l'estat fonamental i primers excitats de l'àtom d'Heli

Es presenta un mètode de selecció d'orbitals atòmics relacionat amb la teoria de la Semblança Molecular Quàntica, que permet reduir l'espai actiu quan es vol dur a terme un càlcul a nivell d'Interacció de Configuracions per a l'àtom d'heli

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.

Aplicació de la semblança molecular quàntica en la reducció de l'espai configuracional per a l'estat fonamental i primers excitats de l'àtom d'Heli

Es presenta un mètode de selecció d'orbitals atòmics relacionat amb la teoria de la Semblança Molecular Quàntica, que permet reduir l'espai actiu quan es vol dur a terme un càlcul a nivell d'Interacció de Configuracions per a l'àtom d'heli

Estudo da série iso-eletrônica do átomo de hélio pelo método hiperesférico

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Effect of electron correlation on positronium formation in positron-helium scattering

A three-parameter correlated wave function for the helium ground state is used to study the scattering reaction e(+) + He --> He+ + Ps, where Ps stands for positronium atom. An exact analytical expression is constructed for the first Born scattering amplitude for Ps formation from helium. Based on this numerical results are presented for both differential and total cross-sections. It is demonstrated that the inner electronic correlation of the target atom plays a crucial role in explaining the discrepency between theory and experiment.

Positron-helium scattering at medium energies

We present results for medium-energy elastic, inelastic [transition to He(1s2(1)s), He(1s2(1)p), He(1s3(1)s), and He(1s3(1)p) states], capture [to Ps(1s), Ps(2s), and Ps(2p) states of the positronium (Ps) atom] and total cross sections of positron-helium scattering in the close coupling approach using realistic wave functions.

Resonance in positron-helium scattering at medium energy

A narrow S-wave resonance has been found in the positron-helium system at about 30 eV, using the close-coupling approach, in excitation and rearrangement cross sections to He(1s2s), He(1s2p), Ps(1s) and Ps(2s) states by employing different combinations of the following basis functions: He(1s1s), He(1s2s), He(1s2p), Ps(1s) and Ps(2s), where Ps stands for the positronium atom.

Differential cross sections for target excitation and positronium formation in positron-helium scattering

Positronium formation and target excitation in positron-helium scattering have been investigated using the close-coupling approximation with realistic wave functions for the positronium and helium atoms. The following eight states have been used in the close-coupling scheme: He(1s1s), He(1s2(1)s), He(1s2(1)p), He(1s3(1)s), He(1s3(1)p), Ps(1s), Ps(2s), and Ps(2p), where Ps stands for the positronium atom. Calculations are reported of differential cross sections for elastic scatering,, inelastic target excitation to He(1s2(1)s) and He(1s2(1)p) slates, and rearrangement transition to Ps(1s), Ps(2s), and Ps(2p) states for incident positron energies between 40 and 200 eV. The coincidence parameters for the transition to the He(1s2(1)p) state of helium are also reported and briefly discussed. [S1050-2947(98)05101-4].

Positron-helium scattering: Resonance and differential cross sections

We study positron-helium scattering using close coupling approximation (CCA) employing different combinations of the following basis functions: He(1s1s), He(1s2s), He(1s2p), Ps(1s). and Ps(2s), where Ps stands for the positronium atom. We observe a prominent S wave resonance of width 2 eV at about 30 eV, in excitation and rearrangement cross sections to He(1s2s), He(1s2p), Ps(1s) and Ps(2s) states. We also report results of differential cross sections for the excitation of helium and positronium formation.