201. Systematic model calculations of the hyperfine structure in light and heavy ions.
- Author
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Tomaselli, M., Kühi, Th., Nörtershäuser, W., Ewald, G., Sanchez, R., Fritzsche, S., and Karshenboim, S.G.
- Subjects
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MAGNETIZATION , *HYPERFINE structure , *IONS , *LITHIUM isotopes - Abstract
Systematic model calculations are performed for the magnetization distributions and the hyperfine structure (HFS) of light and heavy ions with a mass close to A ~ 6 208 235 to test the interplay of nuclear and atomic structure. A high-precision measurement of lithium-isotope shifts (IS) for suitable transition, combined with an accurate theoretical evaluation of the mass-shift contribution in the respective transition, can be used to determine the root-mean-square (rms) nuclear-charge radius of Li isotopes, particularly of the halo nucleus [sup 11] Li. An experiment of this type is currently underway at GSI in Darmstadt and ISOLDE at CERN. However, the field-shift contributions between the different isotopes can be evaluated using the results obtained for the charge radii, thus casting, with knowledge of the ratio of the HFS constants to the magnetic moments, new light on the IS theory. For heavy charged ions the calculated n-body magnetization distributions reproduce the HFS of hydrogen-like ions well if QED contributions are suppressed. Ab-initio calculations of the HFS of [sup 209] Bi[sup 80+] were performed to analyse this surprising result. Here, the boiling of the QED vacuum gives an important contribution to the HFS, thus modifying the theoretical results of other models. The investigations performed have initiated detailed studies of the structure of lithium-like ions heavier then bismuth, to obtain predictions for the experiments on uranium, which are proposed at PHELIX-XRL. PACS Nos.: 31.15Pf, 31.30Jv, 32.10Hq, 21.10GV, 21.10FT, 21.60-n, 21.60+nNous avons fait des calculs théoriques systématiques des distributions de magnétisation et HFS (structure hyperfine) dans des ions légers et lourds, autour des masses A ~ 6 208 235 de façon à vérifier le rôle relatif des structures atomique et nucléaire. Une mesure de haute précision du déplacement isotopique (IS) de certaines transitions dans le Li peut être couplée à une évaluation théorique précise du déplacement dû à la masse dans ces transitions, afin de déterminer la racine quadratique moyenne (rms) du rayon de la charge-nucléaire des isotopes de Li, en particulier du noyau à halo [sup 11] Li. Une expérience de ce type est en cours au GSI et à ISOLDE, CERN. Cependant, la contribution due au champ entre les différents isotopes peut être évaluée en utilisant les résultats obtenus pour le rayon de la charge, ce qui, connaissant le rapport entre les constantes HFS et les moments magnétiques, jette une lumière nouvelle sur la théorie IS. Dans les ions lourds, les distributions calculées de magnétisation à n corps reproduisent bien les HFS des ions de type H, à condition de supprimer les corrections QED. Nous faisons un calcul ab initio du HFS du [sup 209] Bi[sup 80+] pour analyser ce résultat surprenant. Ici, le bouillement du vide QED contribue de façon importante au HFS, modifiant ainsi les résultats théoriques d'autres modèles. Ces résultats ont suscité des études détaillées des ions de type Li plus lourds que le bismuth, de façon à obtenir des prédictions de mesure pour les expériences proposées sur l'uranium à PHELIX-XRL. [Traduit par la Rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]
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- 2002
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