論文の概要: First-principles calculation of the frequency-dependent dipole polarizability of argon

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.12502v2
• Date: Tue, 11 Apr 2023 10:40:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-12 18:09:42.590218
• Title: First-principles calculation of the frequency-dependent dipole polarizability of argon
• Title（参考訳）: アルゴンの周波数依存性双極子偏光率の第一原理計算
• Authors: Micha{\l} Lesiuk and Bogumi{\l} Jeziorski
• Abstract要約: 我々はアルゴン原子の双極子分極性に関する最新理論計算を報告する。 この結果は、気体アルゴンの熱物性に基づく新しい圧力標準として重要である。 また、希薄アルゴンの屈折率と圧力を関連づけたアルゴンの静磁場感受性を計算した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this work we report state-of-the-art theoretical calculations of the dipole polarizability of the argon atom. Frequency dependence of the polarizability is taken into account by means of the dispersion coefficients (Cauchy coefficients) which is sufficient for experimentally relevant wavelengths below the first resonant frequency. In the proposed theoretical framework, all known physical effects including the relativistic, quantum electrodynamics, finite nuclear mass, and finite nuclear size corrections are accounted for. We obtained $\alpha_0=11.0763(19)$ for the static polarizability and $\alpha_2=27.976(15)$ and $\alpha_4=95.02(11)$ for the second and fourth dispersion coefficients, respectively. The result obtained for the static polarizability agrees (within the estimated uncertainty) with the most recent experimental data [C. Gaiser and B. Fellmuth, Phys. Rev. Lett. 120, 123203 (2018)], but is less accurate. The dispersion coefficients determined in this work appear to be most accurate in the literature, improving by more than an order of magnitude upon previous estimates. By combining the experimentally determined value of the static polarizability with the dispersion coefficients from our calculations, the polarizability of argon can be calculated with accuracy of around $10\,$ppm for wavelengths above roughly $450\,$nm. This result is important from the point of view of quantum metrology, especially for a new pressure standard based on thermophysical properties of gaseous argon. Additionally, in this work we calculate the static magnetic susceptibility of argon which relates the refractive index of dilute argon gas with its pressure. While our results for this quantity are less accurate than in the case of the polarizability, they can provide, via Lorenz-Lorentz formula, the best available theoretical estimate of the refractive index of argon.
• Abstract（参考訳）: 本研究では、アルゴン原子の双極子分極性に関する最新理論計算を報告する。 偏光率の周波数依存性は分散係数(コーシー係数)によって考慮され、これは第一共振周波数以下で実験的に関連する波長に十分である。 理論的な枠組みでは、相対論的、量子電磁力学、有限核質量、有限核サイズの補正を含む全ての既知の物理効果が説明される。 第2および第4の分散係数に対してそれぞれ$\alpha_0=11.0763(19)$と$\alpha_2=27.976(15)$および$\alpha_4=95.02(11)$を得た。 静的偏光率について得られた結果は、最新の実験データ(C. Gaiser and B. Fellmuth, Phys. Rev. 120, 123203 (2018))と一致しているが、精度は低い。 この研究で決定された分散係数は文献において最も正確であり、以前の推定値よりも1桁以上改善されている。 静的偏光率の実験的値と計算結果の分散係数を組み合わせることで、約450,$nm以上の波長に対して約10,$ppmの精度でアルゴンの偏光率を計算することができる。 この結果は量子メトロロジーの観点から、特に気体アルゴンの熱物性に基づく新しい圧力標準に関して重要である。 さらに, 本研究では, 希薄アルゴンガスの屈折率とその圧力に関連するアルゴンの静的磁化率を計算する。 この量の結果は偏光率よりも精度が低いが、ロレンツ・ローレンツの公式により、アルゴンの屈折率の最良の理論的推定値が得られる。

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