Calculations of the Binding-Energy Differences for Highly-Charged Ho and Dy Ions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The binding-energy differences for 163Hoq+">163Hoq+ and 163Dyq+">163Dyq+ ions with ionization degrees q=38">q=38, 39, and 40 are calculated. The calculations are performed using the large-scale relativistic configuration-interaction and relativistic coupled-clusters methods. The contributions from quantum-electrodynamics, nuclear-recoil, and frequency-dependent Breit-interaction effects are taken into account. The final uncertainty does not exceed 1 eV. Combining the obtained results with the binding-energy difference for neutral atoms calculated in [I.M. Savelyev, M.Y. Kaygorodov, Y.S. Kozhedub, I.I. Tupitsyn, and V.M. Shabaev, Phys. Rev. A 105, 012806 (2022)], we get the secondary differences of the ion–atom binding energies. These values can be used to evaluate the amount of energy released in the electron capture process in 163Ho">163Ho atom (the Q value), provided mass differences of highly charged ions 163Hoq+">163Hoq+ and 163Dyq+">163Dyq+ is known from experiment. The Q value is required by experiments on the determination of the absolute scale of the electron neutrino mass by studying the beta-decay process.

About the authors

I. M. Savel'ev

Department of Physics, St. Petersburg State University

Email: savelevigorm@gmail.com
St. Petersburg, 199034 Russia

M. Yu. Kaygorodov

Department of Physics, St. Petersburg State University

Email: savelevigorm@gmail.com
St. Petersburg, 199034 Russia

Yu. S. Kozhedub

Department of Physics, St. Petersburg State University

Email: savelevigorm@gmail.com
St. Petersburg, 199034 Russia

I. I. Tupitsyn

Department of Physics, St. Petersburg State University

Email: savelevigorm@gmail.com
St. Petersburg, 199034 Russia

V. M. Shabaev

Department of Physics, St. Petersburg State University;Konstantinov Petersburg Nuclear Physics Institute, National Research Center Kurchatov Institute

Author for correspondence.
Email: savelevigorm@gmail.com
St. Petersburg, 199034 Russia;Gatchina, 188300 Russia

References

  1. K. Zuber, Neutrino Physics, Series in High Energy Physics, Cosmology, and Gravitation, 3rd ed., CRC Press, Boca Raton, FL, USA and Abingdon, UK (2020).
  2. S. Vagnozzi, E. Giusarma, O. Mena, K. Freese, M. Gerbino, S. Ho, and M. Lattanzi, Phys. Rev. D 96, 123503 (2017).
  3. M.M. Ivanov, M. Simonovi'c, and M. Zaldarriaga, Phys. Rev. D 101, 083504 (2020).
  4. R. L. Workman, V.D. Burkert, V. Crede et al. (Particle Data Group), Prog. Theor. Exp. Phys. 2022, 083C01 (2022).
  5. M. Aker, A. Beglarian, J. Behrens et al. (KATRIN Collaboration), Nature Phys. 18, 160 (2022).
  6. P.T. Springer, C. L. Bennett, and P.A. Baisden, Phys. Rev. A 35, 679 (1987).
  7. M. Jung, F. Bosch, K. Beckert et al., Phys. Rev. Lett. 69, 2164 (1992).
  8. B. Alpert, M. Balata, D. Bennett et al. (Collaboration), Eur. Phys. J. C 75, 112 (2015).
  9. M. P. Croce, M.W. Rabin, V. Mocko et al. (Collaboration), J. Low Temp. Phys. 184, 958 (2016).
  10. L. Gastaldo, K. Blaum, K. Chrysalidis et al. (Collaboration), The European Physical Journal Special Topics 226, 1623 (2017).
  11. C. Velte, F. Ahrens, A. Barth et al. (Collaboration), Eur. Phys. J. C 79, 1026 (2019).
  12. A. Rischka, H. Cakir, M. Door et al. (Collaboration), Phys. Rev. Lett. 124, 113001 (2020).
  13. P. Filianin, C. Lyu, M. Door et al. (Collaboration), Phys. Rev. Lett. 127, 072502 (2021).
  14. S. Eliseev and Y. Novikov, Eur. Phys. J. A 59, 34 (2023).
  15. I.M. Savelyev, M.Y. Kaygorodov, Y. S. Kozhedub, I. I. Tupitsyn, and V.M. Shabaev, Phys. Rev. A 105, 012806 (2022).
  16. I. I. Tupitsyn, V.M. Shabaev, J.R. Crespo L'opez-Urrutia, I. Dragani'c, R. Soria Orts, and J. Ullrich, Phys. Rev. A 68, 022511 (2003).
  17. I. I. Tupitsyn, A.V. Volotka, D.A. Glazov, V.M. Shabaev, G. Plunien, J.R. Crespo L'opez-Urrutia, A. Lapierre, and J. Ullrich, Phys. Rev. A 72, 062503 (2005).
  18. I. I. Tupitsyn, N.A. Zubova, V.M. Shabaev, G. Plunien, and T. Stoohlker, Phys. Rev. A 98, 022517 (2018).
  19. V.M. Shabaev, I. I. Tupitsyn, and V.A. Yerokhin, Phys. Rev. A 88, 012513 (2013).
  20. V.M. Shabaev, I. I. Tupitsyn, and V.A. Yerokhin, Comput. Phys. Commun. 189, 175 (2015).
  21. V.M. Shabaev, I. I. Tupitsyn, and V.A. Yerokhin, Comput. Phys. Commun. 223, 69 (2018).
  22. V.M. Shabaev, Teor. Mat. Fiz. 63, 394 (1985) [Theor. Math. Phys. 63, 588 (1985)].
  23. V.M. Shabaev, Yad. Fiz. 47, 107 (1988) [Sov. J. Nucl. Phys. 47, 69 (1988)].
  24. C.W.P. Palmer, J. Phys. B: At. Mol. Phys. 20, 5987 (1987).
  25. V.M. Shabaev, Phys. Rev. A 57, 59 (1998).
  26. T. Saue, R. Bast, A. S.P. Gomes et al. (Collaboration), J. Chem. Phys. 152, 204104 (2020).
  27. R. Bast, A. S.P. Gomes, T. Saue et al. (Collaboration), Dirac23 (2023), URL https://doi.org/10.5281/zenodo.7670749.
  28. I. Angeli and K.P. Marinova, At. Data Nucl. Data Tables 99, 69 (2013).
  29. G. Rodrigues, P. Indelicato, J. Santos, P. Patt'e, and F. Parente, At. Data Nucl. Data Tables 86, 117 (2004).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».