Studies of energy levels, hyperfine structure, and transition probabilities for neutral silicon

The multi-configuration Dirac-Hartree-Fock method and active space approach are used to investigate the energy levels, hyperfine structure constants, and transition probabilities of a neutral silicon atom. The contributions of Breit interactions and quantum electrodynamics correction are considered. Compared with other theoretical and experimental values of energy levels, our values are in good agreement; the discrepancies of the majority of energy levels calculated are within 1% of experimental values, and the energy levels calculated are very close to other theoretical values. The number of energy levels we considered is larger than that of any other theoretical calculations. The values of the hyperfine structure constant A of the radioactive [sup.29]Si atom that we calculated are in good agreement with experimental values. From these results we can predict the hyperfine structure constant A of other states of [sup.29]Si where no other theoretical results are available. The transition probabilities of neutral silicon have also been calculated and discussed. Key words: energy levels, triple excitations, hyperfine structure constant, transition probabilities. Nous utilisons la methode de Dirac-Hartree-Fock et un espace actif pour calculer les niveaux d'energie, les constantes de structure hyperfine et les probabilites de transition dans l'atome de Si neutre. Nous tenons compte de l'interaction de Breit et des corrections d'electrodynamique quantique. Comparant avec d'autres valeurs theoriques et des valeurs experimentales, nous trouvons un tres bon accord, l'erreur sur la majorite des niveaux d'energie calcules etant a l'interieur de 1 % des valeurs experimentales et leurs valeurs sont tres pres d'autres valeurs theoriques. Le nombre de niveaux d'energie consideres ici est plus grand que dans toute autre etude theorique anterieure. Les valeurs de la constante A de structure hyperfine calculees pour l'atome radioactif [sup.29]Si sont en bon accord avec les mesures experimentales. A partir de ces resultats, nous pouvons predire la structure hyperfine A des autres niveaux de l'atome de [sup.29]Si, la ou n'existe aucune autre prediction theorique. A partir de ces resultats, nous calculons et analysons les probabilites de transition dans le silicium neutre. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: niveaux d'energie, excitation triple, constante de structure hyperfine; probabilites de transition. PACS Nos.: 31.10.+z, 74.25.Jb, 32.10.Fn, 32.70.Cs.
1. Introduction The precise calculations of the parameters (energy levels, hyperfine structure (HFS) constants, transition probabilities, etc.) of neutral atoms are an important research project in atomic physics, because they [...]