Тематика исследований, запланированных на 2023 год:

1. Развитие нестационарных методов исследования ядерной динамики в рамках подхода Борна-Оппенгеймера;

2. Развитие метода перепроецирования на случай модельных расчётов ядерной динамики;

3. Расчёты атомных данных о неупругих процессах, происходящих при столкновениях атомов и ионов астрофизически значимых элементов с атомами и ионами водорода. 

Основные результаты работы, полученные в 2022 - 2023 году:

1. Исследованы неупругие процессы, происходящие при столкновениях атомов  ионов цинка, стронция, бора с атомами и ионами водородом. Рассчитаны характеристики неупругих процессов возбуждения, девозбуждения, перезарядки, такие как сечения и константы скорости, всего для 1574 процессов;

2. Квантовый метод перепроецирования в рамках подхода Борна-Оппенгеймера получил дальнейшее развитие для исследования неадиабитической ядерной динамики;

3. Продолжено исследование нулей дипольного момента запрещенного по спину квазимолекулярного радиационного перехода. Исследованы поверхности потенциальной энергии и частотные зависимости спектров излучения и поглощения квазимолекул;

4. Всего опубликовано 7 статей в журналах, входящих в международные реферативные базы Web of Science, Scopus, РИНЦ. Из них 4 статьи в журналах, входящих в Q1. В 2022 г. на двух конференциях были представлены доклады по тематике проведённых исследований.

Основные результаты работы:

1. C помощью упрощённого модельного подхода рассчитаны константы скоростей неупругих процессов, происходящих при столкновениях атомов и положительных ионов железа с атомами и отрицательными ионами водорода, для температур T = 1000 — 10000K.
   Исследованы процессы возбуждения, девозбуждения, образования ионной пары и взаимной нейтрализации, связанные с переходами между 97 ковалентными состояниями Fe + H и двумя ионными состояниями Fe⁺ + H^-.
   Расчёты проведены отдельно для переходов между состояниями внутри ⁶Σ⁺, ⁶П, ⁶∆, ⁴Σ^-, ⁴П, ⁴∆ и ⁴Ф молекулярных симметрий.
   Показано, что наибольшие константы скоростей соответствуют процессам взаимной нейтрализации.
2. C помощью упрощённого модельного подхода рассчитаны константы скоростей неупругих процессов, происходящих при столкновениях положительных ионов железа с атомами и отрицательными ионами водорода, для температур T = 1000 — 10000K.
   Исследованы процессы возбуждения, девозбуждения, образования ионной пары и взаимной нейтрализации, связанные с переходами между 117 ковалентными состояниями Fe⁺ + H и двумя ионными состояниями Fe²⁺ + H^-.
   Расчёты проведены отдельно для переходов между состояниями внутри ⁵Σ⁺, ⁵П, ⁵∆  молекулярных симметрий.
   Показано, что наибольшие константы скоростей соответствуют процессам взаимной нейтрализации.

3. Рассчитаны константы скорости процессов возбуждения, девозбуждения, образования ионной пары, нейтрализации и перезарядки при столкновениях атомов и положительных ионов кальция с атомами, положительными и отрицательными ионами водорода всего для 17 состояний (13 состояний Ca⁺ + H, 3 состояния Ca + H⁺ и одно Ca²⁺ + H^-) для диапазона температур 1000 К - 10000 К. Показано, что наибольшие значения констант скорости соответствуют процессам нейтрализации с выходом в состояния Ca⁺(4f²F^◦) + H(1s²S), Ca⁺(6s²S) + H(1s²S), Ca⁺(5d²D) + H(1s²S), Ca⁺(6p²P^◦) + H(1s²S) и Ca⁺(7s²S) + H(1s²S) а также процессу девозбуждения Ca(4s4p¹P)+H⁺ → Ca(4s²S)+H(2s²S). Эти процессы, а также процессы, величины констант скорости которых больше, чем 10^-10см³ то есть процессы, принадлежащие к I и II группам, наиболее важны для учёта при моделировании звёздных спектров в условиях отклонения от локального термодинамического равновесия.

4. Проведено исследование влияния конечной длительности импульса на спектры 2Q-2D-ОС и 3D-ОС пятого порядка. Вместо непосредственного расчета поляризации во временной области, использован подход в частотной области, что значительно упрощает вычисления.

   Получены приближенные выражения для спектров. В ходе анализа полученых выражений установлено, что полученные приближенные выражения дают хорошие согласия с точными выражениями. В ситуации A (когда импульсы короткие в масштабах динамики колебательного волнового пакета и электронной дефазировки) для 2Q-2D-ОС выражение воспроизводит почти точно спектр 2Q-2D-ОС, который рассчитан путем тройного интегрирования. С другой стороны, в ситуации B (импульсы короткие на временной шкале динамики колебательного волнового пакета, но длинные на временной шкале электронной дефазировки) приближенное выражение вычисляется полностью аналитически. В ходе моделирования спектров 2Q-2D-ОС в ситуации B обнаружено, что приближенная аналитическая формула несколько недооценивает фазовые множители. Полученное приближенное выражение для спектров 3D-ОС также является полностью аналитическим и хорошо воспроизводит спектральные особенности точных спектров.

5. Предложен способ комбинированного расчета квазистационарной ширины основного состояния аниона H^-₃. Методом классических траекторий исследована динамика коллинеарных и перпендикулярных столкновений отрицательного иона водорода с молекулой водорода. Составлена программа для вычисления вероятностей разрушения H^- в столкновениях с H^-₂ для произвольно выбранной геометрии. Получены количественные оценки вероятностей разрушения H^- в столкновениях с H^-₂.

Практическое использование результатов:

Полученные константы скоростей неупругих процессов, происходящие при атом-атомных и ион-ионных столкновениях, применяются при построении моделей фотосфер звёзд.

Использование результатов в учебном процессе:

Результаты научной работы лаборатории атомных и молекулярных столкновений теоретического отдела НИИ физики используются при подготовке магистерских выпускных квалификационных работ и бакалаврских выпускных квалификационных работ

Международное сотрудничество:

Сотрудники лаборатории проводят совместную научную работу со следующими научными и учебными центрами: Технический университет Мюнхена (Германия), Институт астрофизики им.Макса Планка (Германия), Университет г. Упсала (Швеция),Обсерватория Парижа (Франция), Университет Восточного Парижа (Франция).

Ниже представлен список публикаций в реферируемых научных журналах, входящих в базы данных РИНЦ, Web of Science и Scopus, а также в перечень ВАК, с результатами работы лаборатории за последние 7 лет:

1. Voronov Ya. V. Atomic data on inelastic processes in boron-hydrogen collisions with accounting for fine structure / Voronov Ya. V., Yakovleva S. A., Belyaev A. K. // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. - 2023. - Volume 520, Issue 1. - P. 107-112. DOI: 10.1093/mnras/stad112

2. Y. Wang, S. Alexeeva, F. Wang, L. Liu, Y. Wu, J. G. Wang, G. Zhao, S. A. Yakovleva and A. K. Belyaev. Theoretical Study of Inelastic Processes in Collisions of Y and Y+ with Hydrogen Atom. // MNRAS, 2023 (accepted 17.09.2023; published online).

3. Voronov Ya. V., Belyaev A. K. On mutual neutralization process in collisions of magnesium with hydrogen isotopes //Physics of Complex Systems. – 2023. – Т. 4. – №. 1. – С. 24–29.

4. Mallinson J. W. E. et al. Titanium abundances in late-type stars-I. 1D non-local thermodynamic equilibrium modelling in benchmark dwarfs and giants (Corrigendum) //Astronomy & Astrophysics. – 2023. – Т. 673. – С. C1.

5. A. K. Belyaev. The reprojected method for a few-body problem within the Born-Oppenheimer approach. // Известия РАН (труды конференции "Ядро", Москва, 2022).

6. Non-LTE abundances of zinc in different spectral type stars and the Galactic [Zn/Fe] trend based on quantum-mechanical data on inelastic processes in zinc-hydrogen collisions / Sitnova T. M., Yakovleva S. A., Belyaev A. K., Mashonkina L. I. // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. - 2022. - Volume 515, Issue 1. - P. 1510-1523. DOI: 10.1093/mnras/stac1813

7. Voronov Ya. V. Inelastic Processes in Nickel-Hydrogen Collisions / Voronov Ya. V., Yakovleva S. A., Belyaev A. K. // Astrophysical Journal. - 2022. - Volume 926, issue 2. - Article 173. DOI: 10.3847/1538-4357/ac46fd

8. The Formation of the Milky Way Halo and its Dwarf Satellites : A NLTE-1D Abundance Analysis. V. The Sextans Galaxy / Mashonkina L., Pakhomov Y. V., Sitnova T., Jablonka P., Yakovleva S. A., Belyaev A. K. // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. - 2022. - Volume 509, N 3. - P. 3626-3642. DOI: 10.1093/mnras/stab3189

9. Titanium abundances in late-type stars I. 1D non-local thermodynamic equilibrium modelling in benchmark dwarfs and giants / Mallinson J. W. E., Lind K., Amarsi A. M., Barklem P. S., Grumer J., Belyaev A. K., Youakim K. // Astronomy and Astrophysics. - 2022. - Volume 668, article A103 - P. 17. DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202244788

10. Belyaev A. K. Reprojection method for inelastic processes in atomic collisions within Born-Oppenheimer approach / Belyaev A. K. // Physics of Complex Systems. - 2022. - Volume 3, N 1. - P. 25-36. DOI: 10.33910/2687-153X-2022-3-1-25-36

11. Беляев А. К. Атомные данные о неупругих процессах, происходящих при столкновениях бора с водородом / Беляев А. К., Воронов Я. В. // Письма в Астрономический журнал. - 2022. - Том 48, N 3. - С. 194-201. DOI: 10.31857/S0320010820010052

    Переводная статья: Belyaev A. K. Atomic Data on Inelastic Processes in Boron-Hydrogen Collisions / Belyaev A. K., Voronov Ya. V. // Astronomy Letters. - 2022. - Volume 48, issue 3. - P. 178-184. DOI: 10.1134/S106377372203001X

12. Yakovleva S. A. Inelastic Processes in Strontium-Hydrogen Collisions and Their Impact on Non-LTE Calculations / Yakovleva S. A., Belyaev A. K., Mashonkina L. I. // Atoms. - 2022. - Volume 10, N 1. - Article 33. DOI: 10.3390/atoms10010033

13. Solar oxygen abundance / Bergemann M., Hoppe R., Semenova E., Carlsson M., Yakovleva S. A., Voronov Ya. V., Bautista M., Nemer A., Belyaev A. K., Leenaarts J., Mashonkina L., Reiners A., Ellwarth M. ; M. Bergemann, R. Hoppe, E. Semenova, M. Carlsson, S. A. Yakovleva, Y. V. Voronov, M. Bautista, A. Nemer, A. K. Belyaev, J. Leenaarts, L. Mashonkina, A. Reiners, M. Ellwarth // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. - 2021. - Volume 508, Issue 2. - P. 2236-2253. DOI: 10.1093/mnras/stab2160

14. Belyaev A. K. Isotopic Effects in Low-Energy Lithium-Hydrogen Collisions / Belyaev A. K., Voronov Ya. V. // Physical Review A. - 2021. - Volume 104, issue 2. - Article 022812. DOI: 10.1103/PhysRevA.104.022812

15. Belyaev A. K. Inelastic processes in copper-hydrogen collisions including fine-structure effects / Belyaev A. K., Yakovleva S. A., Kraemer W. P. // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. - 2021. - Volume 501, N 4. - P. 4968-4973. DOI: 10.1093/mnras/staa3974

16. Девдариани А. З. Резонансная перезарядка в электростатическом поле / Девдариани А. З., Артамонова А. О., Беляев А. К. // Письма в Журнал технической физики. - 2020. - Том 46, N 4. – С. 45-47. DOI: 10.21883/PJTF.2020.04.49051.17990

    Переводная статья: Devdariani A. Z. Resonant Charge Exchange in an Electrostatic Field / Devdariani A. Z., Artamonova A. O., Belyaev A. K. // Technical Physics Letters. - 2020. - Volume 46, N 2. - P. 193-195. DOI: 10.1134/S1063785020020170

17. Влияние столкновений с атомами водорода на эффекты отклонений от ЛТР для K I и Ca II в атмосферах звезд / Неретина М. Д., Машонкина Л. И., Ситнова Т. М., Яковлева С. А., Беляев А. К. // Письма в Астрономический журнал. - 2020. - Том 46, N 9. – С. 660-668. DOI: 10.31857/S0320010820090053

    Переводная статья: Influence of collisions with hydrogen atoms on Non-LTE effects for K I and Ca II in stellar atmospheres / Neretina M. D., Mashonkina L. I., Sitnova T. M., Yakovleva S. A., Belyaev A. K. ; M. D. Neretina, L. I. Mashonkina, T. M. Sitnova, S. A. Yakovleva, A. K. Belyaev // Astronomy Letters. - 2020. - Volume 46, issue 9. - P. 621-629. DOI: 10.1134/S1063773720090054

18. Влияние столкновений с водородом на определение содержания титана в холодных звездах / Ситнова Т. М., Яковлева С. А., Беляев А. К., Машонкина Л. И. // Письма в Астрономический журнал. - 2020. - Том 46, N 2. - С. 122-132. DOI: 10.31857/S0320010820010052

    Переводная статья: Influence of Collisions with Hydrogen on Titanium Abundance Determinations in Cool Stars / Sitnova T. M., Yakovleva S. A., Belyaev A. K., Mashonkina L. I. ; T. M. Sitnova, S. A. Yakovleva, A. K. Belyaev, L. I. Mashonkina // Astronomy Letters. - 2020. - Volume 46, issue 2. - P. 120-130. DOI: 10.1134/S1063773720010041

19. Yakovleva S. A. Cobalt-hydrogen atomic and ionic collisional data / Yakovleva S. A., Belyaev A. K., Bergemann M. // Atoms. - 2020. - Volume 8, issue 3 - Article 34. DOI: 10.3390/ATOMS8030034

20. Observational constraints on the origin of the elements : II. 3D non-LTE formation of Ba II lines in the solar atmosphere / Bergemann M., Gallagher A. J., Collet R., Plez B., Leenaarts J., Carlsson M., Yakovleva S. A., Belyaev A. K. ; M. Bergemann, A. J. Gallagher, Collet, B. Plez, M. Carlsson, J. Leenaarts, S. A. Yakovleva, A. K. Belyaev // Astronomy and Astrophysics. - 2020. - Volume 634. - Article 54. DOI: 10.1051/0004-6361/201936104

21. Belyaev A. K. Inelastic Processes in Low-energy Sulfur–Hydrogen Collisions / Belyaev A. K., Voronov Ya. V. // Astrophysical Journal. - 2020. - Volume 893, Issue 1. - Article 59. DOI: 10.3847/1538-4357/ab7dcc. 

22. Mashonkina L., Sitnova T., Belyaev A. K. Influence of inelastic collisions with hydrogen atoms on the non-LTE modelling of Ca i and Ca ii lines in late-type stars / L. Mashonkina, T. Sitnova, A. K. Belyaev // Astronomy and Astrophysics. – 2017. — Vol. 605. — A53.

23. Belyaev A. K., Yakovleva S. A. Estimating inelastic heavy-particle-hydrogen collision data. I. Simplified model and application to potassium-hydrogen collisions / A. K. Belyaev , S. A. Yakovleva // Astronomy and Astrophysics. – 2017. – Vol. 606. — A147.

24. Belyaev A. K., Voronov Y.V. Atomic data on inelastic processes in low-energy manganese-hydrogen collisions / A. K. Belyaev, Y.V. Voronov // Astronomy and Astrophysics. – 2017. – Vol. 606. — A106.

25. Fremont F., Belyaev A. K. Excitation of hydrogen atoms in collisions with helium atoms: the role of electron-electron interaction / F. Fremont, A. K. Belyaev // Journal of Physics B. – 2017. — Vol. 50. — Art. 045201.

26. Rodionov D.S., Belyaev A.K. Low-Energy Inelastic Atomic Collisions of Magnesium and Hydrogen / D.S. Rodionov, A. K. Belyaev // Russian Journal of Physical Chemistry B. – 2017. — Vol. 11. — P. 34-36.

27. Belyaev A.K. Calcium-hydrogen interactions for collisional excitation and charge transfer / A. Mitrushchenkov, M. Guitou, A.K. Belyaev, S.A. Yakovleva, A. Spielfiedel, N. Feautrier // The Journal of Chemical Physics. – 2017. — Vol. 146. – P. 014304.

28. Девдариани А.З. Потенциалы взаимодействия возбужденных атомов неона Ne (2p54p) с атомами гелия. состояния W= 0+/ А.З. Девдариани, О.С. Алексеева, Л.А. Загребин, М.Г. Леднев // EUROPEAN SCIENTIFIC CONFERENCE сборник статей победителей IV Международной научно-практической конференции : в 3 ч. – 2017. – С. 12-14.

29. Devdariani A.Z. Radiative transitions in quasi-molecules Hg(6 3 P 1 — 6 1 S 0) + Xe. The influence of buffer gas atom density on spectral line shape / A.Z. Devdariani, G.M. Grigorian, N.A. Kryukov, M. G. Lednev, A.L. Zagrebin // Journal of Physics: Conference Series. – 2017. – Vol. 810(1). — P. 012028

30. Девдариани А.З. УФ поглощение вблизи запрещенной линии Сd (51s0-53p2) в смеси паров кадмия с аргоном / А.З. Девдариани, О.С. Алексеева, Л.А. Загребин, М.Г. Леднев // Сборник статей победителей VI Международной научно-практической конференции. Под общей редакцией Г.Ю. Гуляева. – 2017. – С. 15-17.

31. Devdariani A.Z. Ellipsoidal shaped nanoparticles: spectral line profiles / A.Z. Devdariani, T. Kereselidze, T.Tchelidze // XVIIth International Biannual Meeting “Gettering and Defect Engineering in Semiconductor Technology” (GADEST 2017), Lopota, Georgia. – 2017. – P. 100.

32. Devdariani A.Z. Quasimolecular emission near the Xe(5p 56s 1,3 P 1 — 5p 6 1 S 0) and Kr (4p 55s 1,3 P 1 — 4p 6 1 S 0) resonance lines induced by collisions with He atoms / A.Z. Devdariani, O.S. Alekseeva, G.M. Grigorian, M.G. Lednev, A.L. Zagrebin // Journal of Physics: Conference Series. – 2017. – Vol. 810(1). – P. 012029

33. Devdariani A.Z. Bound-free transitions in H + H– Collisions / A.Z. Devdariani, A.V. Dadonova  E. Dalimier, P. Angelo // Journal of Physics: Conference Series. – 2017. – Vol. 810(1). — P. 012027

34. Devdariani A.Z. Interband optical transitions in ellipsoidal shaped nanoparticles / A.Z. Devdariani, T. Kereselidze, T.Tchelidze // Physica B: Condensed Matter. – 2017. – Vol. 511. – P. 36-41.

35. Дадонова А.В., Девдариани А.З. Спектр электронов при столкновении Н-(D-)+ Не / А.В. Дадонова, А.З. Девдариани // Novainfo. – 2017. – № 69(1) — С. 1-7.