Extracting partial decay rates of helium from complex rotation: autoionizing resonances of the one-dimensional configurations

Partial autoionization rates of doubly excited one-dimensional helium in the collinear Zee and eZe configuration are obtained by means of the complex rotation method. The approach presented here relies on a projection of back-rotated resonance wave functions onto singly ionized $\textrm{He}^{+}$ channel wave functions and the computation of the corresponding particle fluxes. In spite of the long-range nature of the Coulomb potential between the electrons and the nucleus, an asymptotic region where the fluxes are stationary is clearly observed. Low-lying doubly excited states are found to decay predomintantly into the nearest single-ionization continuum. This approach paves the way for a systematic analysis of the decay rates observed in higher-dimensional models, and of the role of electronic correlations and atomic structure in recent photoionization experiments

Diexcitation électronique de He par un photon au voisinage du seuil de double ionisation

This work presents a study of the 1p0 excited states of He that can be reached by absorption of a single photon carrying an energy close to the double ionization threshold (DIT) (79eV). Above the DIT, these states are the double continuum states, below, they are the double excited states. these two types of states are tightly coupled to the single continuum states with or without excitation of the residual ion He+, owing to their degeneracy in energy. in a one-photon process ,theses states can only be formed owing to the elecronic correlations in the system which must be well described to obtain quantitatively good results. our study is part of a line of work which at a unified description of all these doubly excited, ionized-excited, and double continuum states.We use the Hyperspherical R-Matrix with Semiclassical Outgoing Waves (HRM-SOW) method, initially dedicated to double photoionization studies. We extend it ot extract information on the single continuum. This extension allows us to compute cross sections of single photoionization with or without excitaion up to n=50 for an excess energy of 100meV just above the double ionization threshold. A deep insight into his process is given by a partial wave analysis. The results obtained shed ligh on the key role of angular and radial correlations. The numerous data we obtain on double and single ionization allow us to establish relation between these two processes. We show that single ionization with an infinite excitation of the residual ion merges into double photoionization when the excess energy is redistributed between the two electrons. it appears that this relation is valid not only for low but also for high photon energy. Since the HRM-SOW method can produce the integrated cross section for double photoionization with a hig accuracy in the low energy domain, we check the Wannier threshold law. The parameters extracted support strongly this law and are in good agreement with experimental results.We complete this work with the study of doubly excited autoionizing states. The latter manifest themselves as Fano-like resonances in the ionization cross section below the double ionization threshold. We compute partial integrated as well as differential cross sections which allow us to identify a large number of resonances up to the fifh single ionization threshold. Some of them are observed for the first time.Nous étudions dans ce mémoire de thèse les états diexcités 1po de l'atome d'hélium, situés au voisinage de son seuil de double ionisation (79 eV), atteints par absorption d'un photon. Ces états diexcités sont soit les états du double continuum situés au-dessus du seuil de double ionisation soit les états doublements excités situés en dessous. Ces deux types d'états diexcités sont dégénérés aux états du continuum simple avec ou sans excitation de l'ion résiduel He+ et sont donc fortement couplés à ces derniers. Dans un processus de photoabsorption à un photon, ces états ne peuvent être accessibles que grâce aux corrélations électroniques du système. Le travail que nous avons réalisé s'inscrit dans une démarche qui vise à étudier tous ces états par une seule et même méthode contrairement aux travaux antérieurs où les méthodes se spécialisaient dans le traitement d'un seul type d'état.Nous utilisons pour cela la méthode HRM-SOW (Hyperspherical R-Matrix with Semiclassical Outgoing Waves), initialement dédiée à l'étude du double continuum de He.Dans ce travail, elle est étendue à la description du continuum simple avec ou sans excitation. Ainsi, nous avons pu calculer les sections efficaces de photoionisation simple avec ou sans excitation jusqu'à n=50 de He à 100meV seulement au dessous de son seuil de double ionisation. Une analyse détaillée en ondes partielles a permis de mettre en évidence le rôle des corrélation angulaires et radiales dans les états du simple continuum de He. Nous avons ensuite établi une relation de continuité entre la photoionisation double et la photoionisation simple avec une excitation infinie de l'ion résiduel He+. la méthode HRM-SOW permet également de calculer la section efficace intégrée de double photoionisation avec une grande précision y compris à très basse énergie. Nous l'avons donc appliquée pour différentes énergies de photon au voisinage du seuil afin de tester la loi de seuil de Wannier. Les résultats obtenus sont en accord d'une part avec les prédictions théoriques de Wannier, d'autre part avec les résultats expérimentaux. La méthode HRM-SOW apparaît donc comme une méthode complète au dessus du seuil de double ionisation. Nous avons poursuivi ce travail en amorçant l'étude des états doublement excités autoionisants. Ceux ci se manifestent comme des résonances dans les sections efficaces d'ionisation sous le seuil de double ionisation. Nos calculs de sections efficaces partielles intégrées et différentielles nous ont permis d'identifier ce type d'états dans la région allant jusqu'au cinquième d'ionisation simple. Certains ont été observés pour la première fois

Diexcitation électronique de l'hélium par un photon au voisinage du seuil de double ionisation

Nous étudions dans ce mémoire de thèse les états diexcités 1Po de l'atome d'hélium, situés au voisinage de son seuil de double ionisation (79 eV), atteints par absorption d'un photon. Ces états diexcités sont soit les états du double continuum situés au-dessus du seuil de double ionisation soit les états doublement excités situés en dessous. Ces deux types d'états diexcités sont dégénérés aux états du continuum simple avec ou sans excitation de l'ion résiduel He+ et sont donc fortement couplés à ces derniers. Dans un processus de photoabsorption à un photon, ces états ne peuvent être accessibles que grâce aux corrélations électroniques du système. Le travail que nous avons réalisé s'inscrit dans une démarche qui vise à étudier tous ces états par une seule et même méthode contrairement aux travaux antérieurs où les méthodes se spécialisaient dans le traitement d'un seul type d'état.Nous utilisons pour cela la méthode HRM-SOW (Hyperspherical R-Matrix with Semiclassical Outgoing Waves), initialement dédiée à l'étude du double continuum de He. Dans ce travail, elle est étendue à la description du continuum simple avec ou sans excitation. Ainsi, nous avons pu calculer les sections efficaces de photoionisation simple avec ou sans excitation jusqu'à n=50 de He à 100 meV seulement au-dessus de son seuil de double ionisation. Une analyse détaillée en ondes partielles a permis de mettre en évidence le rôle des corrélations angulaires et radiales dans les états du simple continuum de He. Nous avons ensuite établi une relation de continuité entre la photoionisation double et la photoionisation simple avec une excitation infinie de l'ion résiduel He+. La méthode HRM-SOW permet également de calculer la section efficace intégrée de double photoionisation avec une grande précision y compris à très basse énergie. Nous l'avons donc appliquée pour différentes énergies de photon au voisinage du seuil afin de tester la loi de seuil de Wannier. Les résultats obtenus sont en accord d'une part avec les prédictions théoriques de Wannier, d'autre part avec les résultats expérimentaux. La méthode HRM-SOW apparaît donc comme une méthode complète au-dessus du seuil de double ionisation. Nous avons poursuivi ce travail en amorçant l'étude des états doublement excités autoionisants. Ceux-ci se manifestent comme des résonances dans les sections efficaces d'ionisation sous le seuil de double ionisation. Nos calculs de sections efficaces partielles intégrées et différentielles nous ont permis d'identifier ce type d'états dans la région allant jusqu'au cinquième seuil d'ionisation simple. Certains ont été observés pour la première fois.This work presents a study of the 1Po excited states of He that can be reached by absorption of a single photon carrying an energy close to the double ionization threshold (DIT) (79 eV). If the photon energy is greater than the DIT, the state describes two free interacting electrons in the continuum, but if this energy is lower, the two electrons are both bound. The double continuum and the doubly excited states are degenerated in energy with single ionization continua with or without excitation of the residual ion He+ and they are tightly coupled to these continua. In a one-photon process, these states can only be formed owing to the electronic correlations in the system which must be well described to obtain quantitative good results. Our study is a part of line of work which aims at a unified description of all these doubly excited, ionized-excited, and double continuum states.We use the Hyperspherical R-Matrix with Semiclassical Outgoing Waves (HRM-SOW) method, initially dedicated to double photoionization studies. We extend it to extract information on the single continuum. This extension allows us to compute cross sections of single photoionization with or without excitation up to n=50 for an excess of 100 meV just above the double ionization threshold. A deep insight into this process is given by a partial waves analysis. The results obtained shed light on the key role of angular and radial correlations. The numerous data we obtain on double and single ionization allow us to establish a continuity relation between these two processes. We show that single ionization with an infinite excitation of the residual ion merges into double photoionization when the excess energy is redistributed between the two electrons. It appears that this relation is valid not only for low but also for high photon energies. Since the HRM-SOW can produce the integrated cross section for double photoionization with high accuracy in the low energy domain, we check the Wannier threshold law. The parameters extracted support strongly this threshold law, and are in good agreement with experimental results.We complete this work with the study of doubly excited autoionizing states. The latter manifest themselves as Fano-like resonances in the ionization cross section below the double ionization threshold. We compute partial integrated as well as differential cross sections which allow us to identify a large number of resonances up to thefifth single ionization threshold. Some of them are observed for the first time.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Parabolic versus spherical partial cross sections for photoionization excitation of He near threshold

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One-photon two-electron processes in helium : unity and diversity

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Dynamics of the helium atom close to the full fragmentation threshold : Double ionization

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Role of the second nearest-neighbor hoppings in a disordered Bose–Hubbard Hamiltonian in the Many-Body Localization

We investigate in this work the survival of the Many-Body Localization in a discrete disordered Bose–Hubbard Hamiltonian when the second nearest-neighbor hoppings are taken into account. We consider small size systems of cold atoms located in a one-dimensional disorder optical lattices. Considering the disorder strength, we focus our attention on the spectral properties of the quantum many-body system such as the level-spacing statistics. As a result, the shapes of the probability distributions show that the systems undergo a delocalized and a localized regimes for low and high disorder strength respectively. This result is reinforced by the mean-square deviation studies