Ultracold homonuclear and heteronuclear collisions in metastable helium

Scattering and ionizing cross sections and rates are calculated for ultracold collisions between metastable helium atoms using a fully quantum-mechanical close-coupled formalism. Homonuclear collisions of the bosonic ${}^{4}$He$^{*} +{}^{4}$He$^{*}$ and fermionic ${}^{3}$He$^{*} + {}^{3}$He$^{*}$ systems, and heteronuclear collisions of the mixed ${}^{3}$He$^{*} +{}^{4}$He$^{*}$ system, are investigated over a temperature range 1 $\mu$K to 1 K. Carefully constructed Born-Oppenheimer molecular potentials are used to describe the electrostatic interaction between the colliding atoms, and complex optical potentials used to represent loss through ionization from the ${}^{1,3}\Sigma$ states. Magnetic spin-dipole mediated transitions from the ${}^{5}\Sigma$ state are included and results reported for spin-polarized and unpolarized systems. Comparisons are made with experimental results, previous semi-classical models, and a perturbed single channel model.Comment: 14 pages, 9 figure

Scattering of low energy neutrinos and antineutrinos by atomic electrons

Studies of neutrino mixing and oscillations, solar neutrinos as background in dark matter searches involving electron detection, detection of sterile neutrino warm dark matter, and of possible electromagnetic properties of neutrinos, have generated interest in the low energy O(10 keV) scattering of electron neutrinos and antineutrinos by atomic electrons where the binding of the atomic electron cannot be ignored. Of particular interest is the ionization of atoms by neutrinos and antineutrinos. Most existing calculations are based upon modifications of the free electron differential cross section which destroy the relationship between the neutrino helicities and the orbital and spin angular momenta of the atomic electrons. The present calculations maintain the full collision dynamics by formulating the scattering in configuration space using the Bound Interaction Picture, rather than the usual formulation in the Interaction Picture in momentum space as appropriate to scattering by free electrons. Energy spectra of ionization electrons produced by scattering of neutrinos and antineutrinos with energies of 5, 10, 20, and 30 keV by hydrogen, helium and neon have been calculated using Dirac central field eigenfunctions, and are presented as ratios to the spectra for scattering by free electrons. Binding effects increase strongly with atomic number, are largest for low neutrino energy and, for each neutrino energy, greatest at the high electron energy end of the spectrum. The most extreme effects of binding are for 5 keV scattering by Ne where the ratios are less than 0.1. The energy spectra have been calculated for both a Coulombic final electron state and a free final electron state. The results indicate that the binding effects from the continuum state of the final electron are significant and can be comparable to those arising from the bound initial electron state

Scattering of low energy neutrinos and antineutrinos by neon and argon

The theory of scattering of low energy neutrinos and antineutrinos by atomic electrons has recently been developed [I.B. Whittingham, Phys. Rev. D 105, 013008 (2022)] using the bound interaction picture in configuration space to fully implement the relationship between the neutrino helicities and the orbital and spin angular momenta of the atomic electrons. The energy spectra of ionization electrons produced by scattering of neutrinos and antineutrinos with energies of 5, 10, 20, and 30 keV by hydrogen, helium and neon were calculated using Dirac screened Coulombic eigenfunctions. This paper reports further applications of this theory, to a new calculation of the energy spectra for neon, as the original calculation used some screening constants which underestimated the effects of screening in the inner subshells, and to scattering by argon. The results are presented as ratios to the corresponding quantities for scattering by Z free electrons. The new spectra ratios for neon are larger than the original ratios by ≈0.03–≈0.14, with the greatest increases occurring for 10 keV neutrinos and antineutrinos. Integrated spectra ratios range from 0.16 to 0.59 for neon, and from 0.15 to 0.48 for argon, as the neutrino energy increases from 5 to 30 keV

Ultracold collisions of metastable helium atoms

We report scattering lengths for the singlet Sigma g +, triplet Sigma u + and quintet Sigma g + adiabatic molecular potentials relevant to collisions of two metastable (n=2 triplet S) helium atoms as a function of the uncertainty in these potentials. These scattering lengths are used to calculate experimentally observable scattering lengths, elastic cross sections and inelastic rates for any combination of states of the colliding atoms, at temperatures where the Wigner threshold approximation is valid.Comment: 20 pages, 8 figures, RevTeX, epsf. Small additions of tex

The British Industrial Relations Bill – An Analysis

L'adoption, en décembre 1970, d'une nouvelle loi sur les relations industrielles en Angleterre a marqué de façon définitive, un nouveau départ pour le système de relations industrielles de ce pays. L'analyse des intentions du gouvernement sous-jacente à cette législation peut être divisée en trois parties : un examen de sa philosophie, les buts qui découlent de cette philosophie et les moyens choisis pour atteindre ces objectifs.Deux courts commentaires suffiraient pour résumer la philosophie du gouvernement lors de l'adoption de cette loi. D'abord, nous assistons à une extension du rôle de la loi en société démocratique vers un domaine presqu'entièrement exclu dans le passé : en second lieu, cette philosophie est en quelque sorte un nouveau départ radical - radical à cause de l'intervention de la loi dans un sous-système de la société dans lequel elle n'avait précédemment joué qu'un rôle très mineur avec le consentement général des parties impliquées. Quant à l'objectif fondamentale de cette nouvelle loi, il apparaît clairement qu'elle a pour but de renforcer l'économie. On a beaucoup mentionné les objectifs économiques et très peu parlé des buts sociaux de cette législation. Ces derniers seraient d'établir des normes nationales pour de meilleures relations industrielles, de protéger ceux qui se conforment à ces normes, de protéger les droits individuels au travail et de fournir de nouvelles méthodes de solution des conflits du travail.Quant aux moyens utilisés pour atteindre ces objectifs, notons que la réforme du système de négociation collective, le renforcement du syndicalisme, la diminution des grèves et la protection des droits individuels sont les principaux. Plus spécifiquement, citons le droit d'appartenir ou de ne pas appartenir à un syndicat, le droit d'être reconnu sous certaines conditions, l'enregistrement des syndicats, la présomption que toutes les conventions collectives sont contractuelles à moins qu'une des deux parties fasse de la sous-traitance, quelques limites à l'immunité totale des syndicats face aux poursuites légales en matière de dommages, quelques mécanismes de protection pour la communauté comme, par exemple, les votes secrets lors des grèves qui pourraient mettre en danger l'intérêt national, une mise en application sélective des conventions et des mécanismes qui ont pour but de contrôler qui va négocier pour les travailleurs dans certaines usines.Le gouvernement britannique a présenté un ensemble de propositions qui sont aussi claires qu'on pourrait s'y attendre à l'intérieur du domaine complexe des relations industrielles. Il est évident que l'interprétation de la future loi jouera un rôle important dans le résultat ultime. Une jurisprudence émergera qui guidera les participants au système de relations industrielles.Évaluer avec précision les conséquences ultimes d'une loi est évidemment très difficile. Les conclusions partielles que nous offrons sont alors basées sur les opinions d'observateurs désintéressés de la réalité anglaise. Un célèbre médiateur américain, Théodore Kheel, a comparé les propositions du gouvernement à la pratique américaine. Kheel justifie la comparabilité des deux réalités en avançant que le modèle britannique empruntait à trois lois américaines du travail, à savoir la Loi Wagner de 1935, le Taft-Hartley de 1947 et le Landum-Griffin de 1959.Notre interprétation de Kheel suggère quatre critiques importantes :a) La loi à elle seule, ne suffit pas pour garantir de véritables conventions collectives : celles-ci ont d'abord besoin du respect mutuel et du consentement des parties impliquées. Cet argument semble être très pertinent lorsque l'on considèrela proposition de donner à la Commission nationale des relations du travail, à la demande des deux parties, le pouvoir de rendre un accord obligatoire.b) Après examen des propositions, il semble trop facile d'éliminer le précompte syndical généralisé (P.S.G.) (après 2 ans, 20% des employés couverts par la convention, ou l'employeur, peuvent demander un vote secret afin d'annuler la convention). L'élimination fréquente du P.S.G. pourrait sérieusement affaiblir la position financière des syndicats britanniques. Il faut se rappeler que les syndicats anglais sont notoirement pauvres surtout lorsqu'on les compare aux unions américaines.c) Les propositions qui touchent la distinction entre les syndicats enregistrés et les autres organisations peuvent facilement entraîner l'isolation des meneurs des grèves illégales, grèves qui peuvent réussir à aliéner ces leaders. Par exemple, les chefs d'un syndicat enregistré peuvent pour éviter la responsabilité légale, dissuader les leaders locaux de recourir à des actions illégales. De telles pratiques peuvent facilement élargir l'écart entre les chefs nationaux et locaux et, par le fait même, encourager plutôt que le contraire de futures actions illégales.d) Finalement, on doit noter que les ambitions législatives du gouvernement britannique sont peut-être trop grandes. Les Américains ont eu besoin de trois lois entre 1935 et 1959 pour introduire une législation à peu près similaire. Le gouvernement se propose à l'intérieur d'une seule loi de relations industrielles d'éliminer l'immunité légale qui existe depuis presque 100 ans et de corriger presque tous les maux qui sont apparus durant cette période.In this paper, the authors attempt to analyse the government intention and to assess some of the possible implications of the proposed measures in the British government's industrial relations Bill passed on December 8, 1970

Photoassociation spectra and the validity of the dipole approximation for weakly bound dimers

Photoassociation (PA) of ultracold metastable helium to the 2s2p manifold is theoretically investigated using a non-perturbative close-coupled treatment in which the laser coupling is evaluated without assuming the dipole approximation. The results are compared with our previous study [Cocks and Whittingham, Phys. Rev. A 80, 023417 (2009)] that makes use of the dipole approximation. The approximation is found to strongly affect the PA spectra because the photoassociated levels are weakly bound, and a similar impact is predicted to occur in other systems of a weakly bound nature. The inclusion or not of the approximation does not affect the resonance positions or widths, however significant differences are observed in the background of the spectra and the maximum laser intensity at which resonances are discernable. Couplings not satisfying the dipole selection rule |J-1| <= J' <= |J+1| do not lead to observable resonances.Comment: 5 pages, 2 figures; Minor textual revision

Dark matter relic density in Gauss-Bonnet braneworld cosmology

The relic density of symmetric and asymmetric dark matter in a Gauss-Bonnet (GB) modified Randall-Sundrum (RS) type II braneworld cosmology is investigated. The existing study of symmetric dark matter in a GB braneworld (Okada and Okada, 2009) found that the expansion rate was reduced compared to that in standard General Relativity (GR), thereby delaying particle freeze-out and resulting in relic abundances which are suppressed by up to O(10^−2). This is in direct contrast to the behaviour observed in RS braneworlds where the expansion rate is enhanced and the final relic abundance boosted. However, this finding that relic abundances are suppressed in a GB braneworld is based upon a highly contrived situation in which the GB era evolves directly into a standard GR era, rather than passing through a RS era as is the general situation. This collapse of the RS era requires equating the mass scale m(α) of the GB modification and the mass scale m(σ) of the brane tension. However, if the GB contribution is to be considered as the lowest order correction from string theory to the RS action, we would expect m(α) > m(σ). We investigate the effect upon the relic abundance of choosing more realistic values for the ratio Rm ≡ mα/mσ and find that the relic abundance can be either enhanced or suppressed by more than two orders of magnitude. However, suppression only occurs for a small range of parameter choices and, overwhelmingly, the predominant situation is that of enhancement as we recover the usual Randall-Sundrum type behaviour in the limit Rm >> 1. We use the latest observational bound Ω(DM)h^2 = 0.1187 ± 0.0017 to constrain the various model parameters and briefly discuss the implications for direct/indirect dark matter detection experiments as well as dark matter particle models

Gluon and gluino penguin diagrams and the charmless decays of the b quark

Gluon mediated exclusive hadronic decays of b quarks are studied within the standard model (SM) and the constrained minimally supersymmetric standard model (MSSM). For all allowed regions of the MSSM parameter space (A, tan beta, m_0, m_{1/2}) the penguin magnetic dipole form factor F^R_2 is dominant over the electric dipole and can be larger than the magnetic dipole form factor of the SM. However, overall the SM electric dipole decay amplitude F^L_1 dominates the decay rate. The MSSM penguin contributions to the free quark decay rate approach the 10% level for those regions of parameter space close to the highest allowed values of tan beta (~55) for which the gluino is light (m_{\tilde{g}} \approx 360 GeV) and lies within the range of the six d-squark masses. In these regions the supersymmetric box amplitudes are negligible. The MSSM phases change very little over the allowed parameter space and can lead to significant interference with the SM amplitudes