<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="review-article">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2020.00345</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Review</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Perturbative Approach to Effective Shell-Model Hamiltonians and Operators</article-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name><surname>Coraggio</surname> <given-names>Luigi</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001"><sup>&#x0002A;</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/693680/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name><surname>Itaco</surname> <given-names>Nunzio</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2"><sup>2</sup></xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c002"><sup>&#x0002A;</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/525831/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1"><sup>1</sup><institution>Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli</institution>, <addr-line>Naples</addr-line>, <country>Italy</country></aff>
<aff id="aff2"><sup>2</sup><institution>Dipartimento di Matematica e Fisica, Universit&#x000E0; degli Studi della Campania &#x0201C;Luigi Vanvitelli&#x0201D;</institution>, <addr-line>Caserta</addr-line>, <country>Italy</country></aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by"><p>Edited by: Michele Viviani, National Institute of Nuclear Physics of Pisa, Italy</p></fn>
<fn fn-type="edited-by"><p>Reviewed by: Artur Polls, University of Barcelona, Spain; Daniel Phillips, Ohio University, United States</p></fn>
<corresp id="c001">&#x0002A;Correspondence: Luigi Coraggio <email>luigi.coraggio&#x00040;na.infn.it</email></corresp>
<corresp id="c002">Nunzio Itaco <email>nunzio.itaco&#x00040;unicampania.it</email></corresp>
<fn fn-type="other" id="fn001"><p>This article was submitted to Nuclear Physics, a section of the journal Frontiers in Physics</p></fn></author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>15</day>
<month>10</month>
<year>2020</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2020</year>
</pub-date>
<volume>8</volume>
<elocation-id>345</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>15</day>
<month>05</month>
<year>2020</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>22</day>
<month>07</month>
<year>2020</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#x000A9; 2020 Coraggio and Itaco.</copyright-statement>
<copyright-year>2020</copyright-year>
<copyright-holder>Coraggio and Itaco</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/"><p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p></license>
</permissions>
<abstract><p>This article presents an overview of the derivation of effective shell-model Hamiltonian and decay operators within the framework of many-body perturbation theory, and discusses the results of selected shell-model studies based on these operators. More precisely, we give technical details that non-experts will need in order to derive shell-model Hamiltonians and operators starting from realistic nuclear potentials, and provide some guidance for shell-model calculations where the single-particle energies, two-body matrix elements of the residual interaction, effective charges, and decay matrix elements are all obtained without resorting to empirical adjustments. We report results of studies of double-&#x003B2; decay of heavy-mass nuclei where the shell-model ingredients are derived from theory, so as to assess the reliability of such an approach to shell-model investigations. Attention will be also focused on aspects relating to the behavior of the perturbative expansion, knowledge of which is needed for establishing limits and applying this approach to nuclear structure calculations.</p></abstract>
<kwd-group>
<kwd>nuclear shell model</kwd>
<kwd>effective interactions</kwd>
<kwd>many-body perturbation theory</kwd>
<kwd>nuclear forces</kwd>
<kwd>double-beta decay</kwd>
</kwd-group>
<counts>
<fig-count count="18"/>
<table-count count="3"/>
<equation-count count="106"/>
<ref-count count="124"/>
<page-count count="23"/>
<word-count count="15133"/>
</counts>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec sec-type="intro" id="s1">
<title>1. Introduction</title>
<p>This article presents formal details of the derivation of effective shell-model Hamiltonians (<italic>H</italic><sub>eff</sub>) and decay operators by a perturbative approach, and reviews a large sample of recent applications to the study of spectroscopic properties of atomic nuclei. The goal of this work is to provide a useful tool for practitioners who are interested in using shell-model single-particle energies, two-body matrix elements, effective charges, and magnetic-dipole and &#x003B2;-decay operators, which are derived from many-body theory, to reproduce a selection of observables without resorting to parameters that are empirically adjusted.</p>
<p>The well-known nuclear shell model (SM) is widely considered a basic theoretical tool for the microscopic description of nuclear structure properties. The nuclear SM is based on the ansatz that each nucleon inside the nucleus moves independently of other nucleons, in a spherically symmetric mean field plus a strong spin-orbit term. This first-approximation depiction of a nucleus is supported by the observation of &#x0201C;magic numbers&#x0201D; of protons and/or neutrons, corresponding to nuclei which are more tightly bound than their neighbors.</p>
<p>These considerations have led to depictions of nucleons arranging themselves into groups of energy levels, called &#x0201C;shells,&#x0201D; that are well-separated from each other. The main result of the SM scheme is the reduction of the complex nuclear many-body problem to a very simplified setting where only a few valence nucleons interact in a reduced model space spanned by a single major shell situated above an inert core.</p>
<p>The cost of such a simplification is that shell-model wave functions, which describe the independent motions of individual nucleons, do not include the correlations induced by the strong short-range bare interaction, and therefore could be very different from the real wave functions of the nuclei. The SM Hamiltonian, which will be introduced in the next section, contains one- and two-body components whose characterizing parameters, namely the single-particle (SP) energies and two-body matrix elements (TBMEs) of the residual interaction, account for the degrees of freedom that are not explicitly included in the truncated Hilbert space of the configurations. As a matter of fact, SP energies and TBMEs should be determined to include, in an effective way, the excitations of both the core nucleons and the valence nucleons in the shells above the model space.</p>
<p>Derivation of the effective SM Hamiltonian may follow two distinct paths. One approach is phenomenological: that is, the one- and two-body components of the Hamiltonian are adjusted to reproduce a selected set of experimental data. This can be done either by using an analytical expression for the residual interaction with adjustable parameters, or by treating the Hamiltonian matrix elements directly as free parameters (see [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]).</p>
<p>Over more than 70 years of SM calculations, this approach has been very successful at reproducing a huge amount of data and describing some of the most fundamental physical properties of the structure of atomic nuclei. In this regard, it is worth mentioning the review by Caurier et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>], which contains an interesting discussion about the properties of the effective SM Hamiltonian; additional references will be given in the following section.</p>
<p>Another way of constructing <italic>H</italic><sub>eff</sub> is to start from realistic nuclear forces&#x02014;two- and three-body potentials if possible&#x02014;and derive the effective Hamiltonian in the framework of many-body theory, i.e., obtain an <italic>H</italic><sub>eff</sub> whose eigenvalues belong to the set of eigenvalues of the full nuclear Hamiltonian defined in the whole Hilbert space.</p>
<p>To do this, one needs a similarity transformation which, within the full Hilbert space of the configurations, leads to a decoupling of the model space <italic>P</italic>, where the valence nucleons are constrained, from its complement <italic>Q</italic> &#x0003D; 1 &#x02212; <italic>P</italic>. Nowadays this can be achieved within the framework of <italic>ab initio</italic> methods, which aim to solve the full Hamiltonian of <italic>A</italic> nucleons by employing controlled truncations of the accessible degrees of freedom. However, this approach is strictly limited by the computational power available and, even if successful, is currently confined to just a few nuclear mass regions. A comprehensive survey of possible ways to tackle the problem of deriving <italic>H</italic><sub>eff</sub> starting from <italic>ab initio</italic> methods can be found in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>], where some SM applications and results are also reviewed.</p>
<p>The present work focuses on perturbative expansion of the effective SM Hamiltonian, grounded in the energy-independent linked-diagram perturbation theory [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>], which has been extensively used in SM calculations over the past 50 years (see also the review papers [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>]).</p>
<p>An earlier attempt along this line was made by Bertsch [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>], who employed as interaction vertices the matrix elements of the reaction matrix <italic>G</italic> derived from the Kallio-Kolltveit potential [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>] to study the role played by the core-polarization diagram at second order in perturbation theory, accounting for one-particle-one-hole (1<italic>p</italic>-1<italic>h</italic>) excitations above the Fermi level of the core nucleons. The results of this work showed that the contribution of such a diagram to <italic>H</italic><sub>eff</sub> was about 30% of the first-order two-body matrix element, when considering the open-shell nuclei <sup>18</sup>O and <sup>42</sup>Sc outside doubly closed cores <sup>16</sup>O and <sup>40</sup>Ca, respectively.</p>
<p>Then came the seminal paper by Tom Kuo and Gerry Brown [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>], which represents a true turning point in nuclear structure theory. It includes the first successful attempt at performing a shell-model calculation starting from the free nucleon-nucleon (<italic>NN</italic>) Hamada-Johnston (HJ) potential [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>], and resulted in a quantitative description of the spectroscopic properties of <italic>sd</italic>-shell nuclei.</p>
<p>The TBMEs of the <italic>sd</italic>-shell effective interaction in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>] were derived starting from the HJ potential, with the hard-core component renormalized via calculation of the reaction matrix <italic>G</italic>. The matrix elements of <italic>G</italic> were then used as interaction vertices in the perturbative expansion of <italic>H</italic><sub>eff</sub>, including terms up to second order in <italic>G</italic>.</p>
<p>The TBMEs obtained by this approach were used to calculate the energy spectra of <sup>18</sup>O and <sup>18</sup>F and yielded results in good agreement with experiments. Moreover, these matrix elements, as well as those derived 2 years later for SM calculations in the <italic>fp</italic>-shell [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>], have become the backbone of the fine-tuning of successful empirical SM Hamiltonians, such as the USD [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>] and the KB3G potentials [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>].</p>
<p>Between the late 1960s and early 1970s the theoretical framework evolved thanks to the introduction of the folded-diagrams expansion, which formally defined the correct procedure for the perturbative expansion of effective SM Hamiltonians [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>In the forthcoming sections we will present in detail the derivation of <italic>H</italic><sub>eff</sub> and consistent effective SM decay operators, within the theoretical framework of many-body perturbation theory. At the core of our approach is the perturbative expansion of two vertex functions, the so-called <inline-formula><mml:math id="M1"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box and <inline-formula><mml:math id="M2"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box, in terms of irreducible valence-linked Goldstone diagrams. The <inline-formula><mml:math id="M3"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box is then employed to solve non-linear matrix equations in order to obtain <italic>H</italic><sub>eff</sub> by way of iterative techniques [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>], and the latter together with the <inline-formula><mml:math id="M4"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box are the main ingredients for deriving the effective decay operators [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>].</p>
<p>This paper is organized as follows. In the next section we present a general overview of the SM eigenvalue problem and the derivation of the effective SM Hamiltonian. In section 3 we tackle the problem on the basis of the Lee-Suzuki similarity transformation [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>] and introduce the iterative procedures for solving the decoupling equation that provides this similarity transformation into <italic>H</italic><sub>eff</sub>, for both degenerate and non-degenerate model spaces. Two subsections are devoted to the perturbative expansion of the <inline-formula><mml:math id="M5"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box vertex function and the derivation of effective SM decay operators. In section 4 we summarize results of investigations into the double-&#x003B2; decay of <sup>130</sup>Te and <sup>136</sup>Xe, and discuss the perturbative properties of <italic>H</italic><sub>eff</sub> and effective SM decay operators. The final section gives a summary of the present work.</p></sec>
<sec id="s2">
<title>2. General Overview</title>
<p>As mentioned in the Introduction, the SM, introduced 70 years ago [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>], is based on the assumption that, as a first approximation, each nucleon (proton or neutron) inside the nucleus moves independently in a spherically symmetric potential representing the average interaction with the other nucleons. This potential is usually described by a Woods-Saxon or harmonic oscillator potential plus a strong spin-orbit term. Inclusion of the latter term is crucial to producing single-particle states clustered in groups of orbits that are close in energy (shells). Each shell is well-separated in energy from the other shells, and this enables the nucleus to be schematized as an inert core, made up of shells filled with neutrons and protons paired to give a total angular momentum of <italic>J</italic> &#x0003D; 0<sup>&#x0002B;</sup>, plus a certain number of external nucleons, the so-called &#x0201C;valence&#x0201D; nucleons. This extreme single-particle SM is able to successfully describe various nuclear properties [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>], such as the angular momentum and parity of the ground states in odd-mass nuclei. However, it is clear that in order to describe the low-energy structure of nuclei with two or more valence nucleons, the &#x0201C;residual&#x0201D; interaction between the valence nucleons has to be considered explicitly, where the term &#x0201C;residual&#x0201D; refers to that part of the interaction which is not taken into account by the central potential. The inclusion of the residual interaction removes the degeneracy of states belonging to the same configuration and produces a mixing of different configurations.</p>
<p>Let us now use the simple nucleus <sup>18</sup>O to introduce some common terminology used in effective interaction theories.</p>
<p>Suppose we want to calculate the properties of the low-lying states in <sup>18</sup>O. Then we must solve the Schr&#x000F6;dinger equation</p>
<disp-formula id="E1"><label>(1)</label><mml:math id="M6"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where</p>
<disp-formula id="E2"><label>(2)</label><mml:math id="M7"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with</p>
<disp-formula id="E3"><label>(3)</label><mml:math id="M8"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>U</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and</p>
<disp-formula id="E4"><label>(4)</label><mml:math id="M9"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>U</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>An auxiliary one-body potential <italic>U</italic><sub><italic>i</italic></sub> has been introduced to decompose the nuclear Hamiltonian as the sum of a one-body term <italic>H</italic><sub>0</sub>, which describes the independent motion of the nucleons, and the residual interaction <italic>H</italic><sub>1</sub>. It is worth pointing out that in the following, for the sake of simplicity and without any loss of generality, we will assume that the interaction between the nucleons is described by a two-body force only, neglecting three-body contributions. The generalization of the formalism to include three-nucleon forces may be found in references [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>].</p>
<p>It is customary to choose an auxiliary one-body potential <italic>U</italic> of convenient mathematical form, such as the harmonic oscillator potential</p>
<disp-formula id="E5"><label>(5)</label><mml:math id="M10"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> we show the relevant portion of the <italic>H</italic><sub>0</sub> spectrum for <sup>18</sup>O.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>Figure 1</label>
<caption><p>Energy shells that characterize the core, valence space, and empty orbitals for <sup>18</sup>O.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00345-g0001.tif"/>
</fig>
<p>We expect the wave functions of the low-lying states in <sup>18</sup>O to be dominated by components with a closed <sup>16</sup>O core (i.e., the 0<italic>s</italic> and 0<italic>p</italic> orbits are filled) and two neutrons in the valence orbits 1<italic>s</italic> and 0<italic>d</italic>. Hence, we choose a model space spanned by the vectors</p>
<disp-formula id="E6"><label>(6)</label><mml:math id="M11"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mtext>valence&#x000A0;space</mml:mtext></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02020;</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mo>&#x02020;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where |<italic>c</italic>&#x0232A; represents the unperturbed <sup>16</sup>O core obtained by completely filling the 0<italic>s</italic> and 0<italic>p</italic> orbits,</p>
<disp-formula id="E7"><label>(7)</label><mml:math id="M12"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x0220F;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mtext>filled&#x000A0;shells</mml:mtext></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02020;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>and the index <italic>i</italic> stands for all the other quantum numbers needed to specify the state (e.g., the total angular momentum).</p>
<p>To illustrate the situation, we show in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref> some SM configurations labeled in terms of particles and holes with respect to the <sup>16</sup>O core.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>Figure 2</label>
<caption><p>Some <sup>18</sup>O shell-model configurations.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00345-g0002.tif"/>
</fig>
<p>Solving Equation (1) using basis vectors like those shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref> amounts to diagonalizing the infinite matrix <italic>H</italic> in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>. This is infeasible, so we seek to reduce this huge matrix to a smaller one, <italic>H</italic><sub>eff</sub>, with the requirement that the eigenvalues of the latter should belong to the set of eigenvalues of the former. The notation |2p&#x02032; 0h&#x0232A; represents a configuration with a closed <sup>16</sup>O core plus two particles constrained to interact in the <italic>sd</italic>-shell.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>Figure 3</label>
<caption><p>Representation of the matrices <italic>H</italic> and <italic>H</italic><sub>eff</sub> for <sup>18</sup>O.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00345-g0003.tif"/>
</fig>
<p>More formally, it is convenient to define the projection operators <italic>P</italic> and <italic>Q</italic> &#x0003D; 1 &#x02212; <italic>P</italic>, which project from the complete Hilbert space onto the model space and its complementary space (excluded space), respectively. The operator <italic>P</italic> can be expressed in terms of the vectors in Equation (6) as</p>
<disp-formula id="E8"><label>(8)</label><mml:math id="M13"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:munderover><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msub><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>The projection operators <italic>P</italic> and <italic>Q</italic> satisfy the properties</p>
<disp-formula id="E9"><label>(9)</label><mml:math id="M14"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The key idea of the effective SM interaction theory is to transform the eigenvalue problem of Equation (1) into a reduced model-space eigenvalue problem</p>
<disp-formula id="E10"><label>(10)</label><mml:math id="M15"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>E</italic><sub><italic>C</italic></sub> is the true energy of the core, i.e., the true ground-state energy of <sup>16</sup>O in the present case.</p>
<p>As mentioned in the Introduction, there are two main approaches to deriving <italic>H</italic><sub>eff</sub>:</p>
<list list-type="bullet">
<list-item><p>a phenomenological approach;</p></list-item>
<list-item><p>an approach that starts from the bare nuclear interactions and makes use of an appropriate many-body theory.</p></list-item>
</list>
<p>In the phenomenological approach, empirical effective interactions containing adjustable parameters are introduced and modified to fit a certain set of experimental data, or the two-body matrix elements themselves are treated as free parameters. This approach has been very successful, and we refer to several excellent reviews [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>] for a comprehensive discussion of the topic.</p>
<p>Currently there are several ways to derive an effective SM Hamiltonian starting from the bare interactions between nucleons. In fact, besides the well-established approaches based on many-body perturbation theory [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>] or the Lee-Suzuki transformation [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], novel non-perturbative methods, such as valence-space in-medium similarity renormalization group (VS-IMSRG) [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>], shell-model coupled cluster (SMCC) [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>], or the no-core shell model (NCSM) with a core based on the Lee-Suzuki similarity transformation [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>], are now available. These non-perturbative approaches are firmly rooted in many-body theory and provide somewhat different paths to <italic>H</italic><sub>eff</sub>. They can be derived in the same general theoretical framework by expressing <italic>H</italic><sub>eff</sub> as the result of a similarity transformation acting on the original Hamiltonian,</p>
<disp-formula id="E11"><label>(11)</label><mml:math id="M500"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">G</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>H</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">G</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where the transformation is parameterized as the exponential of a generator <inline-formula><mml:math id="M17"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">G</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, such that the decoupling condition</p>
<disp-formula id="E12"><label>(12)</label><mml:math id="M18"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>is satisfied. Reference [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>] contains a very detailed discussion of how the different methods (perturbative and non-perturbative) can be derived within such a general framework, as well as descriptions of the corresponding approximation schemes employed in each approach.</p>
<p>As stated in the Introduction, the present review aims to describe in detail the perturbative approach to the derivation of <italic>H</italic><sub>eff</sub>; this is the focus of the next section. We refer to the already cited review paper by Stroberg et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>] for an exhaustive description of alternative methods.</p></sec>
<sec id="s3">
<title>3. Perturbative Expansion of Effective Shell-Model Operators</title>
<sec>
<title>3.1. The Lee-Suzuki Similarity Transformation</title>
<p>In this subsection we present the formalism of the derivation of the effective SM Hamiltonian based on the similarity transformation introduced by Lee and Suzuki [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]. It is worth noting that this approach has been very successful since it makes a straightforward perturbative expansion of <italic>H</italic><sub>eff</sub> possible for open-shell systems outside a closed core, whereas in other approaches, such as the oscillator-based effective theory (HOBET) proposed by Haxton and Song [<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>] or the coupled-cluster similarity transformation [<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>], factorization of the core configurations with respect to the valence nucleons is far more complicated to perform.</p>
<p>We start from the Schr&#x000F6;dinger equation for the <italic>A</italic>-nucleon system, defined in the whole Hilbert space:</p>
<disp-formula id="E13"><label>(13)</label><mml:math id="M19"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>As already mentioned, within the SM framework an auxiliary one-body potential <italic>U</italic> is introduced to express the nuclear Hamiltonian as the sum of an unperturbed one-body mean-field term <italic>H</italic><sub>0</sub> and the residual interaction Hamiltonian <italic>H</italic><sub>1</sub>. The full Hamiltonian <italic>H</italic> is then rewritten in terms of <italic>H</italic><sub>0</sub> and <italic>H</italic><sub>1</sub>, as in Equations (2)&#x02013;(4).</p>
<p>According to the nuclear SM described in the previous section, the nucleus may be thought of as a frozen core, composed of a number of nucleons which fill a certain number of energy shells generated by the spectrum of the one-body Hamiltonian <italic>H</italic><sub>0</sub>, plus a remainder of <italic>n</italic> interacting valence nucleons moving in the mean field <italic>H</italic><sub>0</sub>.</p>
<p>The large energy gap between the shells allows us to regard the <italic>A</italic> &#x02212; <italic>n</italic> core nucleons, which completely fill the shells that are lowest in energy, as inert. The SP states accessible to the valence nucleons are those belonging to the major shell situated (in energy) just above the closed core. The configurations allowed by the valence nucleons within this major shell define a reduced Hilbert space, the model space, in terms of a finite subset of <italic>d</italic> eigenvectors of <italic>H</italic><sub>0</sub>, as expressed in Equation (6).</p>
<p>We then consider the projection operators <italic>P</italic> (see Equation 8) and <italic>Q</italic> &#x0003D; 1 &#x02212; <italic>P</italic>, which project from the complete Hilbert space onto the model space and its complementary space, respectively, and satisfy the properties in Equation (9).</p>
<p>The goal of an SM calculation is to reduce the eigenvalue problem of Equation (13) to the model-space eigenvalue problem</p>
<disp-formula id="E14"><label>(14)</label><mml:math id="M20"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>H</italic><sub>eff</sub> is defined only in the model space.</p>
<p>This means that we are looking for a new Hamiltonian <inline-formula><mml:math id="M21"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> whose eigenvalues are the same as those of the Hamiltonian <italic>H</italic> for the <italic>A</italic>-nucleon system but which satisfies the decoupling equation between the model space <italic>P</italic> and its complement <italic>Q</italic>:</p>
<disp-formula id="E15"><label>(15)</label><mml:math id="M22"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>which guarantees that the desired effective Hamiltonian is <inline-formula><mml:math id="M23"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>The Hamiltonian <inline-formula><mml:math id="M24"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> should be obtained by way of a similarity transformation defined in the whole Hilbert space:</p>
<disp-formula id="E16"><label>(16)</label><mml:math id="M25"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Of course, the class of transformation operators <italic>X</italic> that satisfy the decoupling Equation (15) is infinite, and Lee and Suzuki [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>] proposed an operator <italic>X</italic> defined as <italic>X</italic> &#x0003D; <italic>e</italic><sup>&#x003C9;</sup>. Without loss of generality, &#x003C9; can be chosen to satisfy the following properties:</p>
<disp-formula id="E17"><label>(17)</label><mml:math id="M26"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E18"><label>(18)</label><mml:math id="M27"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Equation (17) implies that</p>
<disp-formula id="E19"><label>(19)</label><mml:math id="M28"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>According to the above equation, <italic>X</italic> may be written as <italic>X</italic> &#x0003D; 1 &#x0002B; &#x003C9;, and consequently we have the following expression for <italic>H</italic><sub>eff</sub>:</p>
<disp-formula id="E20"><label>(20)</label><mml:math id="M29"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The operator &#x003C9; may be calculated by solving the decoupling Equation (15), and the latter can be rewritten as</p>
<disp-formula id="E21"><label>(21)</label><mml:math id="M30"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>This matrix equation is non-linear, and once the Hamiltonian <italic>H</italic> is expressed explicitly in the whole Hilbert space, it can be easily solved. Actually, this is not an easy task for nuclei with mass <italic>A</italic> &#x0003E; 2, and, as mentioned in the previous section, this approach has been employed only for light nuclei within the <italic>ab initio</italic> framework.</p>
<p>A successful way to solve Equation (21) for SM calculations is to use a vertex function, the <inline-formula><mml:math id="M31"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box, which is suitable for a perturbative expansion. We now explain the <inline-formula><mml:math id="M32"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box approach to deriving <italic>H</italic><sub>eff</sub>. It is important to note that in the following we assume our model space to be degenerate:</p>
<disp-formula id="E22"><label>(22)</label><mml:math id="M33"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Then, thanks to the decoupling Equation (15), the effective Hamiltonian <inline-formula><mml:math id="M34"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula> can be expressed as a function of &#x003C9;:</p>
<disp-formula id="E23"><label>(23)</label><mml:math id="M35"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The above identity, the decoupling Equation (21), and the properties of <italic>H</italic><sub>0</sub> and <italic>H</italic><sub>1</sub> allow us to define recursively the effective Hamiltonian <inline-formula><mml:math id="M36"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. First, since <italic>H</italic><sub>0</sub> is diagonal, we can write the following identity:</p>
<disp-formula id="E24"><label>(24)</label><mml:math id="M37"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Then, the decoupling Equation (21) can be rewritten in the form</p>
<disp-formula id="E25"><label>(25)</label><mml:math id="M38"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Using this expression for the decoupling equation, we can write a new identity for the operator &#x003C9;:</p>
<disp-formula id="E26"><label>(26)</label><mml:math id="M39"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Finally, we obtain a recursive equation by substituting Equation (26) into the identity (23):</p>
<disp-formula id="E27"><label>(27)</label><mml:math id="M40"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>We now define the <inline-formula><mml:math id="M41"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box vertex function as</p>
<disp-formula id="E28"><label>(28)</label><mml:math id="M42"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and this allows us to express the recursive Equation (27) as</p>
<disp-formula id="E29"><label>(29)</label><mml:math id="M43"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>As can be seen from both of the Equations (28) and (29), configurations belonging to the <italic>Q</italic> space that have energy close to the unperturbed energy of model-space configurations (intruder states) may give unstable solutions of Equation (29). This is the so-called &#x0201C;intruder-state problem&#x0201D; as pointed out in references [<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>] by Schucan and Weidenm&#x000FC;ller. In the following we first present two possible iterative techniques for solving Equation (29), as suggested by Lee and Suzuki [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>]. These methods, which are based on calculation of the <inline-formula><mml:math id="M44"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box and its derivatives, are known as the Krenciglowa-Kuo and Lee-Suzuki techniques. In particular, we point out that in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>] it is shown that the Lee-Suzuki iterative procedure is convergent even when there are some intruder states. We will then present some other approaches that generalize the derivation of <italic>H</italic><sub>eff</sub>, based on calculation of the <inline-formula><mml:math id="M45"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box, to unperturbed Hamiltonians <italic>H</italic><sub>0</sub> which provide non-degenerate model spaces.</p>
<sec>
<title>3.1.1. The Krenciglowa-Kuo Iterative Technique</title>
<p>The Krenciglowa-Kuo (KK) iterative technique for solving the recursive Equation (29) is based on the coupling of Equations (29) and (26), which gives the iterative equation</p>
<disp-formula id="E30"><label>(30)</label><mml:math id="M46"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The quantity inside the first set of square brackets in Equation (30), which will be denoted by <inline-formula><mml:math id="M47"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from now on, is proportional to the <italic>m</italic>th derivative of the <inline-formula><mml:math id="M48"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box calculated at <italic>&#x003F5;</italic> &#x0003D; <italic>&#x003F5;</italic><sub>0</sub>:</p>
<disp-formula id="E31"><label>(31)</label><mml:math id="M49"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>We may then rewrite Equation (30) according to the above identity as</p>
<disp-formula id="E32"><label>(32)</label><mml:math id="M50"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x02003;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The starting point of the KK iterative method is the assumption that <inline-formula><mml:math id="M51"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, which enables us to rewrite Equation (32) in the form</p>
<disp-formula id="E33"><label>(33)</label><mml:math id="M52"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where</p>
<disp-formula id="E34"><label>(34)</label><mml:math id="M53"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x022EE;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Expression (33) is the well-known folded-diagram expansion of the effective Hamiltonian introduced by Kuo and Krenciglowa. In reference [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>] they demonstrated the following operatorial identity:</p>
<disp-formula id="E35"><label>(35)</label><mml:math id="M54"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where the integral sign corresponds to the so-called folding operation introduced by Brandow in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>].</p></sec>
<sec>
<title>3.1.2. The Lee-Suzuki Iterative Technique</title>
<p>The Lee-Suzuki (LS) technique is another iterative procedure, which is carried out by rearranging Equation (29) to obtain an explicit expression for the effective Hamiltonian <inline-formula><mml:math id="M55"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> in terms of the operators &#x003C9; and <inline-formula><mml:math id="M56"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>]:</p>
<disp-formula id="E36"><label>(36)</label><mml:math id="M57"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The iterative form of the above equation is</p>
<disp-formula id="E37"><label>(37)</label><mml:math id="M58"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and we may also write an iterative expression for Equation (26):</p>
<disp-formula id="E38"><label>(38)</label><mml:math id="M59"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The standard procedure is to start the iteration by choosing &#x003C9;<sub>0</sub> &#x0003D; 0, so that we may write</p>
<disp-formula id="E39"><mml:math id="M60"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>After some algebra, the following identity can be established:</p>
<disp-formula id="E40"><label>(39)</label><mml:math id="M61"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Then for the <italic>n</italic> &#x0003D; 2 iteration we have</p>
<disp-formula id="E41"><label>(40)</label><mml:math id="M62"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Finally, the LS iterative expression for <italic>H</italic><sub>eff</sub> is</p>
<disp-formula id="E42"><label>(41)</label><mml:math id="M63"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x0220F;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>It is important to realize that the KK and LS iterative techniques, which allow the solution of the decoupling Equation (25), do not in principle provide the same <italic>H</italic><sub>eff</sub>. Suzuki and Lee have shown that the KK iterative approach provides an effective Hamiltonian whose eigenstates have the largest overlap with the eigenstates of the model space, and that <italic>H</italic><sub>eff</sub> obtained from the LS technique has eigenvalues that are lowest in energy among those belonging to the set of the full Hamiltonian <italic>H</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>].</p>
<p>Both the KK and the LS procedures are limited to employing an unperturbed Hamiltonian <italic>H</italic><sub>0</sub> whose model-space eigenstates are degenerate in energy. However, reference [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>] introduced an alternative approach to the KK and LS techniques, which extends these methods to the case of non-degenerate <italic>H</italic><sub>0</sub> by using multi-energy <inline-formula><mml:math id="M64"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-boxes. This approach is quite involved in practice, and the only existing application in the literature is that in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>].</p>
<p>We next outline two methods [<xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>] for deriving effective SM Hamiltonians which may be implemented straightforwardly with <italic>H</italic><sub>0</sub>&#x00027;s that are non-degenerate in the model space.</p></sec>
<sec>
<title>3.1.3. The Kuo-Krenciglowa Technique Extended to Non-degenerate Model Spaces</title>
<p>The extended Kuo-Krenciglowa (EKK) method is an extension of the KK iterative technique that can be used to derive an <italic>H</italic><sub>eff</sub> within non-degenerate model spaces [<xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B43">43</xref>]. We summarize the EKK method as follows.</p>
<p>First, a shifted Hamiltonian <inline-formula><mml:math id="M65"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is defined in terms of an energy parameter <italic>E</italic>:</p>
<disp-formula id="E43"><label>(42)</label><mml:math id="M66"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Then we rewrite Equation (25) in terms of <inline-formula><mml:math id="M67"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>:</p>
<disp-formula id="E44"><label>(43)</label><mml:math id="M68"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Equation (43) may be solved by an iterative procedure analogous to the KK technique, in terms of the <inline-formula><mml:math id="M69"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box and its derivatives as defined in Equations (28) and (31), respectively.</p>
<p>The effective Hamiltonian <inline-formula><mml:math id="M70"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> at the <italic>n</italic>th step of the iterative procedure may then be expressed as [<xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>]</p>
<disp-formula id="E45"><label>(44)</label><mml:math id="M71"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>BH</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M72"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>BH</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the solution of the Bloch-Horowitz equation [<xref ref-type="bibr" rid="B44">44</xref>]:</p>
<disp-formula id="E46"><label>(45)</label><mml:math id="M73"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>BH</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>We note that the EKK method does not require <italic>H</italic><sub>0</sub> to be degenerate within the model space; it has therefore been applied to derive <italic>H</italic><sub>eff</sub> in a multi-shell valence space [<xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>] and in Gamow SM calculations with realistic <italic>NN</italic> potentials [<xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B48">48</xref>].</p>
<p>It is worth pointing out that, since <inline-formula><mml:math id="M74"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder><mml:mrow><mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="qopname">&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, we can write</p>
<disp-formula id="E47"><label>(46)</label><mml:math id="M75"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>BH</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Equation (46) may be interpreted as a Taylor series expansion of <inline-formula><mml:math id="M76"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> about <inline-formula><mml:math id="M77"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>BH</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and the parameter <italic>E</italic> corresponds to a shift of the origin of the expansion and a resummation of the series [<xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>]. In fact, by virtue of Equation (42) we may express <italic>H</italic><sub>eff</sub> as</p>
<disp-formula id="E48"><label>(47)</label><mml:math id="M78"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>BH</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Now, both sides of the above equation are independent of <italic>E</italic> provided that the summation is carried out at infinity, and the parameter <italic>E</italic> may be tuned to accelerate the convergence of the series when in practical applications a numerical partial summation needs to be employed and a perturbative expansion of the <inline-formula><mml:math id="M79"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box is carried out [<xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>].</p></sec>
<sec>
<title>3.1.4. The <inline-formula><mml:math id="M80"><mml:mover accent='true'><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>(&#x003F5;) Vertex Function</title>
<p>Suzuki and coworkers proposed in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>] an approach to the derivation of <italic>H</italic><sub>eff</sub> that aims to avoid the divergences of the <inline-formula><mml:math id="M81"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box vertex function when a non-degenerate model space is considered. In fact, the definition of the <inline-formula><mml:math id="M82"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box in Equation (28) shows that if <italic>&#x003F5;</italic> approaches one of the eigenvalues of <italic>QHQ</italic>, then instabilities may arise if one employs a numerical derivation, since these eigenvalues are poles of <inline-formula><mml:math id="M83"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>We now sketch the procedure described in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>] and, for the sake of simplicity, consider the case of a degenerate unperturbed model space (i.e., <italic>PH</italic><sub>0</sub><italic>P</italic> &#x0003D; <italic>&#x003F5;</italic><sub>0</sub><italic>P</italic>).</p>
<p>A new vertex function <inline-formula><mml:math id="M84"><mml:mover accent='true'><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>(<italic>&#x003F5;</italic>) is introduced and defined in terms of <inline-formula><mml:math id="M85"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and its first derivative as</p>
<disp-formula id="E49"><label>(48)</label><mml:math id="M86"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent='true'><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02261;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>It can be demonstrated that <inline-formula><mml:math id="M87"><mml:mover accent='true'><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>(<italic>&#x003F5;</italic>) satisfies the equation [<xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>]</p>
<disp-formula id="E50"><label>(49)</label><mml:math id="M88"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>Consequently, <inline-formula><mml:math id="M89"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> may be obtained by calculating the <inline-formula><mml:math id="M90"><mml:mover accent='true'><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box for those values of the energy, determined self-consistently, that correspond to the &#x0201C;true&#x0201D; eigenvalues <italic>E</italic><sub>&#x003B1;</sub>.</p>
<p>To calculate <italic>E</italic><sub>&#x003B1;</sub>, we solve the eigenvalue problem</p>
<disp-formula id="E51"><label>(50)</label><mml:math id="M91"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>F</italic><sub><italic>k</italic></sub>(<italic>&#x003F5;</italic>) are <italic>d</italic> eigenvalues that depend on <italic>&#x003F5;</italic>. Then, the true eigenvalues <italic>E</italic><sub>&#x003B1;</sub> can be obtained by solving the <italic>d</italic> equations</p>
<disp-formula id="E52"><label>(51)</label><mml:math id="M92"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>First, it is worth pointing out some fundamental properties of <inline-formula><mml:math id="M93"><mml:mover accent='true'><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>(<italic>&#x003F5;</italic>) and the associated functions <italic>F</italic><sub><italic>k</italic></sub>(<italic>&#x003F5;</italic>). We then proceed to discuss the solution of the Equations (50) and (51).</p>
<p>The behavior of <inline-formula><mml:math id="M94"><mml:mover accent='true'><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>(<italic>&#x003F5;</italic>) near the poles of <inline-formula><mml:math id="M95"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is dominated by <inline-formula><mml:math id="M96"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and we may write <inline-formula><mml:math id="M97"><mml:mover accent='true'><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>(<italic>&#x003F5;</italic>) &#x02248; (&#x003F5; &#x02212; <italic>&#x003F5;</italic><sub>0</sub>)<italic>P</italic>. This means that <inline-formula><mml:math id="M98"><mml:mover accent='true'><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>(<italic>&#x003F5;</italic>) has no poles and so the <italic>F</italic><sub><italic>k</italic></sub>(<italic>&#x003F5;</italic>)&#x00027;s are continuous and differentiable functions for any value of <italic>&#x003F5;</italic>.</p>
<p>The Equations (51) may have solutions that do not correspond to the true eigenvalues <italic>E</italic><sub>&#x003B1;</sub>, i.e., spurious solutions. In reference [<xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>] it is shown that since the energy derivative of <italic>F</italic><sub><italic>k</italic></sub>(<italic>&#x003F5;</italic>) approaches zero at <italic>&#x003F5;</italic> &#x0003D; <italic>E</italic><sub>&#x003B1;</sub>, study of this derivative provides a criterion for locating and rejecting spurious solutions. The solution of Equations (50) and (51), which is necessary for deriving the effective interaction, may be achieved through both iterative and non-iterative methods.</p>
<p>We describe here a graphical non-iterative method for solving Equation (51). As mentioned before, the <italic>F</italic><sub><italic>k</italic></sub>(<italic>&#x003F5;</italic>)&#x00027;s are continuous functions of the energy, and hence the solutions of Equation (51) may be determined as intersections of the graphs <italic>y</italic> &#x0003D; <italic>&#x003F5;</italic> and <italic>y</italic> &#x0003D; <italic>F</italic><sub><italic>k</italic></sub>(<italic>&#x003F5;</italic>), using one of the well-known algorithms for solving non-linear equations.</p>
<p>More precisely, if we define the functions <italic>f</italic><sub><italic>k</italic></sub>(<italic>&#x003F5;</italic>) as <italic>f</italic><sub><italic>k</italic></sub>(<italic>&#x003F5;</italic>) &#x0003D; <italic>F</italic><sub><italic>k</italic></sub>(<italic>&#x003F5;</italic>) &#x02212; &#x003F5;, the solutions of Equation (51) can obtained by finding the roots of the equations <italic>f</italic><sub><italic>k</italic></sub>(<italic>&#x003F5;</italic>) &#x0003D; 0. From inspection of the graphs <italic>y</italic> &#x0003D; <italic>&#x003F5;</italic> and <italic>y</italic> &#x0003D; <italic>F</italic><sub><italic>k</italic></sub>(<italic>&#x003F5;</italic>), we can locate for each intersection a small surrounding interval [<italic>&#x003F5;</italic><sub><italic>a</italic></sub>, <italic>&#x003F5;</italic><sub><italic>b</italic></sub>] where <italic>f</italic><sub><italic>k</italic></sub>(<italic>&#x003F5;</italic><sub><italic>a</italic></sub>)<italic>f</italic><sub><italic>k</italic></sub>(<italic>&#x003F5;</italic><sub><italic>b</italic></sub>) &#x0003C; 0. The assumption that <italic>f</italic><sub><italic>k</italic></sub>(<italic>&#x003F5;</italic>) is a monotone function within this interval implies the existence of a unique root, which can be accurately determined by means of the secant algorithm (see e.g., reference [<xref ref-type="bibr" rid="B49">49</xref>]).</p>
<p>After we have determined the true eigenvalues <italic>E</italic><sub>&#x003B1;</sub>, the effective Hamiltonian <inline-formula><mml:math id="M99"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is constructed as</p>
<disp-formula id="E53"><label>(52)</label><mml:math id="M100"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:munderover><mml:mover accent='true'><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where |&#x003D5;<sub>&#x003B1;</sub>&#x0232A; is the eigenvector obtained from Equation (50) and <inline-formula><mml:math id="M101"><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the corresponding biorthogonal state (such that <inline-formula><mml:math id="M102"><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>).</p>
<p>As mentioned at the beginning of this subsection, we focus on the case of a degenerate unperturbed model space (i.e., <italic>PH</italic><sub>0</sub><italic>P</italic> &#x0003D; <italic>&#x003F5;</italic><sub>0</sub><italic>P</italic>), but the above formalism can easily be generalized to the non-degenerate case by replacing <italic>&#x003F5;</italic><sub>0</sub><italic>P</italic> with <italic>PH</italic><sub>0</sub><italic>P</italic> in Equations (48)&#x02013;(50).</p></sec></sec>
<sec>
<title>3.2. Diagrammatic Expansion of the <inline-formula><mml:math id="M103"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box Vertex Function</title>
<p>The methods of deriving <italic>H</italic><sub>eff</sub> presented in the preceding sections require the calculation of the <inline-formula><mml:math id="M104"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box vertex function</p>
<disp-formula id="E54"><mml:math id="M105"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For our purposes, the term 1/(&#x003F5; &#x02212; <italic>QHQ</italic>) is expanded as a power series</p>
<disp-formula id="E55"><label>(53)</label><mml:math id="M106"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>leading to a perturbative expansion of the <inline-formula><mml:math id="M107"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box. It is useful to employ a diagrammatic representation of this perturbative expansion, which is a collection of Goldstone diagrams that have at least one <italic>H</italic><sub>1</sub>-vertex, are irreducible (i.e., at least one line between two successive vertices does not belong to the model space), and are linked to at least one external valence line (valence-linked) [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>The standard procedure for most perturbative derivations of <italic>H</italic><sub>eff</sub> is to deal with systems that have one and two valence nucleons, but later we will show how include contributions from three-body diagrams, which come into play when more than two valence nucleons are considered. The <inline-formula><mml:math id="M108"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> of single-valence-nucleon nuclei provides the theoretical effective SP energies, while TBMEs of the residual interaction <italic>V</italic><sup>eff</sup> are obtained from the <inline-formula><mml:math id="M109"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> for systems with two valence nucleons. This can be achieved by a subtraction procedure [<xref ref-type="bibr" rid="B50">50</xref>], namely removing from <inline-formula><mml:math id="M110"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> the diagonal component of the effective SP energies derived from the <inline-formula><mml:math id="M111"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> of the one-valence-nucleon systems.</p>
<p>A useful resource for practitioners who want to acquire sufficient knowledge about the calculation of <inline-formula><mml:math id="M112"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box diagrams in an angular-momentum coupled representation is the paper by Kuo and coworkers [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>].</p>
<p>It is worth pointing out that in the current literature effective SM Hamiltonians are derived accounting for <inline-formula><mml:math id="M113"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box diagrams up to at most third order in perturbation theory, as it is computationally highly demanding to perform calculations including higher-order sets of diagrams. A complete list of diagrams can be found in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>], Appendix B, and consists of 43 one-body and 135 two-body diagrams. We remark that lists of diagrams can easily be obtained using algorithms which generate order-by-order Hugenholtz diagrams for perturbation theory applications (see e.g., reference [<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>]).</p>
<p>Because the aim of this article is to provide practitioners with useful tips for deriving effective SM Hamiltonians within the perturbative approach, we give some examples of <inline-formula><mml:math id="M114"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box diagrams and their analytical expressions. Our first example is the third-order ladder diagram <italic>V</italic><sub>ladder</sub> shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>. To obtain an explicit expression for it, we will use the proton-neutron angular-momentum coupled representation for the TBMEs of the input potential <italic>V</italic><sub><italic>NN</italic></sub>:</p>
<disp-formula id="E56"><label>(54)</label><mml:math id="M115"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02261;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The TBMEs of <italic>V</italic><sub><italic>NN</italic></sub> are antisymmetrized but not normalized to ease the calculation of the <inline-formula><mml:math id="M116"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box diagrams; <italic>n</italic><sub><italic>m</italic></sub>, <italic>l</italic><sub><italic>m</italic></sub>, <italic>j</italic><sub><italic>m</italic></sub>, and <italic>t</italic><sub><italic>z</italic><sub><italic>m</italic></sub></sub> indicate the orbital and isospin quantum numbers of the SP state <italic>m</italic>.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>Figure 4</label>
<caption><p>Two-body ladder diagram at third order in perturbation theory: lines with arrows represent incoming/outgoing and intermediate particle states; wavy lines represent interaction vertices.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00345-g0004.tif"/>
</fig>
<p>The analytical expression for <italic>V</italic><sub>ladder</sub> is</p>
<disp-formula id="E57"><label>(55)</label><mml:math id="M117"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ladder</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>&#x003F5;</italic><sub><italic>m</italic></sub> denotes the unperturbed SP energy of the orbital <italic>j</italic><sub><italic>m</italic></sub> and <italic>&#x003F5;</italic><sub>0</sub> is the so-called starting energy, i.e., the unperturbed energy of the incoming particles, <italic>&#x003F5;</italic><sub>0</sub> &#x0003D; <italic>&#x003F5;</italic><sub><italic>c</italic></sub> &#x0002B; <italic>&#x003F5;</italic><sub><italic>d</italic></sub>.</p>
<p>We point out that the factor &#x0002B;1/4 is related to rules that characterize the calculation of overall factors in <inline-formula><mml:math id="M118"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box Goldstone diagrams; for any diagram we have a phase factor</p>
<disp-formula id="E58"><mml:math id="M119"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>exh</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>whose value is determined by the total number of hole lines (<italic>n</italic><sub>h</sub>), the total number of closed loops (<italic>n</italic><sub>l</sub>), the total number of crossings of different external lines as they trace through the diagrams (<italic>n</italic><sub>c</sub>), and the total number of external hole lines that continuously trace through the diagrams (<italic>n</italic><sub>exh</sub>) [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>]. There is also a factor of <inline-formula><mml:math id="M120"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ep</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, which accounts for the pairs of lines that start together from one interaction vertex and end together at another one (<italic>n</italic><sub>ep</sub>).</p>
<p>The diagram in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> has <italic>n</italic><sub>h</sub> &#x0003D; <italic>n</italic><sub>l</sub> &#x0003D; <italic>n</italic><sub>c</sub> &#x0003D; <italic>n</italic><sub>exh</sub> &#x0003D; 0, and consequently the phase is positive. The number of pairs of particles starting and ending together at the same vertices is <italic>n</italic><sub>ep</sub> &#x0003D; 2, and so the overall factor is &#x0002B;1/4.</p>
<p>The factorization of Goldstone diagrams, such as the ladder diagram in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> in terms of their interaction vertices is quite simple. There is a large class of diagrams, like the three-particle-one-hole diagram (3<italic>p</italic>-1<italic>h</italic>) in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>, which require some additional considerations to obtain a straightforward factorization.</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>Figure 5</label>
<caption><p>Two-body 3<italic>p</italic>-1<italic>h</italic> diagram at third order in perturbation theory: lines with arrows represent incoming/outgoing and intermediate particle/hole states; wavy lines indicate interaction vertices.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00345-g0005.tif"/>
</fig>
<p>The factorization can easily be performed by taking into account the fact that the interaction operator <italic>V</italic><sub><italic>NN</italic></sub> transforms as a scalar under rotation, and so we introduce the following cross-coupling transformation of the TBMEs:</p>
<disp-formula id="E59"><label>(56)</label><mml:math id="M121"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>CC</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>J</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>J</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M122"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <italic>X</italic> is the so-called standard normalized 9-<italic>j</italic> symbol, expressed in terms of the Wigner 9-<italic>j</italic> symbol [<xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>] as</p>
<disp-formula id="E60"><mml:math id="M123"><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>r</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>s</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>u</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>v</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>w</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>y</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>z</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent='true'><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>r</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>s</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>u</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>v</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>w</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>y</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>z</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>The orthonormalization properties of <italic>X</italic> allow us to then write the direct-coupled TBMEs in terms of the cross-coupled TBMEs:</p>
<disp-formula id="E61"><label>(57)</label><mml:math id="M124"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>J</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>J</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>CC</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Equations (56) and (57) help us to perform the factorization of the diagram in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>. First, a rotation according to Equation (57) transforms the direct coupling to the total angular momentum <italic>J</italic> into the cross-coupled one <italic>J</italic>&#x02032; (diagram A going to diagram A<sub>1</sub> in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>). This allows us to cut the inner loop and factorize the diagram into two terms, a ladder component (&#x003B1;) and a cross-coupled matrix element (&#x003B2;) (diagram A<sub>2</sub> in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>):</p>
<disp-formula id="E62"><mml:math id="M125"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mtext>A</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>CC</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>CC</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Next, we transform the ladder diagram (A) back to a direct coupling to <italic>J</italic>&#x02033; by way of Equation (56), and factorize it into the TBMEs (I) and (II) (diagram A<sub>3</sub> in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>):</p>
<disp-formula id="E63"><mml:math id="M126"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02033;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02033;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>II</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02033;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02033;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The analytical expression for the diagram in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref> is then</p>
<disp-formula id="E64"><label>(58)</label><mml:math id="M127"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02033;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02033;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>J</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>J</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02033;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02033;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>CC</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02033;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02033;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02033;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02033;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The factor of &#x02212;1/2 accounts for the facts that <italic>n</italic><sub>ep</sub> &#x0003D; 1, <italic>n</italic><sub>h</sub> &#x0003D; <italic>n</italic><sub>l</sub> &#x0003D; 1, and an extra phase factor <inline-formula><mml:math id="M128"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ph</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is needed for the total number of cuts of particle-hole pairs (<italic>n</italic><sub>ph</sub>) [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>], since in order to factorize the diagram we have to cut the inner loop.</p>
<p>We remark that there are another three diagrams with the same topology as the one in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>, which corresponds to the exchange of external incoming and outgoing particles.</p>
<p>Let us now turn our attention to one-body diagrams. First, we consider the contribution of diagrams, such as the one in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>.</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>Figure 6</label>
<caption><p>(<italic>V</italic>-<italic>U</italic>)-insertion diagram: graph <italic>A</italic> is the self-energy diagram, and graph <italic>B</italic> represents the matrix element of the harmonic oscillator potential <inline-formula><mml:math id="M129"><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00345-g0006.tif"/>
</fig>
<p>The diagram in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref> is the so-called (<italic>V</italic>-<italic>U</italic>)-insertion diagram and is composed of the self-energy diagram (<italic>V</italic>-insertion diagram) minus the auxiliary potential <italic>U</italic>-insertion. The <italic>U</italic>-insertion diagrams are due to the presence of the <italic>U</italic> term in <italic>H</italic><sub>1</sub>. The analytical expression for this diagram is</p>
<disp-formula id="E65"><label>(59)</label><mml:math id="M130"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">-</mml:mtext><mml:mi>U</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The calculation of the self-energy diagram <italic>A</italic> is performed by coupling the external lines to a scalar, which leads to the SP total angular momentum and the parity of <italic>j</italic><sub><italic>a</italic></sub>, <italic>j</italic><sub><italic>b</italic></sub> being identical. Then we cut the inner hole line and, since the SP states <italic>a</italic> and <italic>b</italic> are coupled to <italic>J</italic> &#x0003D; 0<sup>&#x0002B;</sup>, apply the transformation in Equation (56) with <italic>J</italic> &#x0003D; 0<sup>&#x0002B;</sup>.</p>
<p>Since the standard choice for the auxiliary potential is the harmonic oscillator potential, we also have the reduced matrix element of <inline-formula><mml:math id="M131"><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> between the SP states <italic>a</italic> and <italic>b</italic> (graph <italic>B</italic> in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>).</p>
<p>It is worth pointing out that the diagonal contributions of (<italic>V</italic>-<italic>U</italic>)-insertion diagrams, for SP states belonging to the model space, correspond to first-order contributions of the perturbative expansion of the effective SM Hamiltonian <inline-formula><mml:math id="M132"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> of single-valence-nucleon systems.</p>
<p>Moreover, (<italic>V</italic>-<italic>U</italic>)-insertion diagrams turn out to be identically zero if a self-consistent Hartree-Fock (HF) auxiliary potential is used [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>], and reference [<xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>] discusses the important role played by these terms, comparing different effective Hamiltonians derived by starting from <inline-formula><mml:math id="M133"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-boxes with and without contributions from (<italic>V</italic>-<italic>U</italic>)-insertion diagrams.</p>
<p>Now we will give an example of a one-body diagram and comment briefly on its analytical calculation. We consider the diagram in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>; the complete list of third-order one-body diagrams can be found in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>], Figure B.19.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>Figure 7</label>
<caption><p>An example of a one-body diagram (see text for details).</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00345-g0007.tif"/>
</fig>
<p>We call this diagram <italic>V</italic><sub>2<italic>p</italic>1<italic>h</italic></sub>, since between the upper interaction vertices two particles and one hole appear as intermediate states. This diagram belongs to the group of non-symmetric diagrams, which always occur in pairs that give equal contributions. Its analytical expression is</p>
<disp-formula id="E66"><label>(60)</label><mml:math id="M134"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">-</mml:mtext><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>&#x003F5;</italic><sub>0</sub> &#x0003D; <italic>&#x003F5;</italic><sub><italic>j</italic></sub> is the unperturbed SP energy of the incoming particle <italic>j</italic>.</p>
<p>To factorize the diagram, we first cross-couple the incoming and outgoing model-space states <italic>j</italic> to <italic>J</italic>&#x02032; &#x0003D; 0<sup>&#x0002B;</sup> (diagram A<sub>1</sub> in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>). Then we cut the hole line <italic>h</italic><sub>2</sub> and, by way of Equation (56), obtain a sum of two-body diagrams which are direct-coupled to the total angular momentum <italic>J</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>] (diagram A<sub>2</sub> in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>). These operations are responsible for the factors 1/(2<italic>j</italic> &#x0002B; 1) and (2<italic>J</italic> &#x0002B; 1); the overall factor 1/2 is due to the pair of particle lines (<italic>p</italic><sub>1</sub>, <italic>p</italic><sub>2</sub>) starting and ending at the same vertices, while the minus sign comes from the two hole lines and one loop appearing in the diagram. The factorization also takes into account the (<italic>V</italic>-<italic>U</italic>)-insertion &#x02329;<italic>h</italic><sub>1</sub>||<italic>V</italic>-<italic>U</italic>|<italic>j</italic>&#x0232A;.</p>
<p>As mentioned before, this diagrammatic approach is valid for deriving <italic>H</italic><sub>eff</sub> for one- and two-valence-nucleon systems; the situation is different and more complicated if one wishes to derive <italic>H</italic><sub>eff</sub> for systems with three or more valence nucleons.</p>
<p>Actually, none of the available SM codes can perform diagonalization of SM Hamiltonians with three-body components; the exception is the BIGSTICK SM code [<xref ref-type="bibr" rid="B55">55</xref>], but it works only for light nuclei.</p>
<p>In order to incorporate the contribution to <italic>H</italic><sub>eff</sub> of <inline-formula><mml:math id="M135"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box diagrams with at least three incoming and outgoing valence particles, we resort to the so-called normal-ordering decomposition of the three-body component of a many-body Hamiltonian [<xref ref-type="bibr" rid="B56">56</xref>]. To this end, we also include in the calculation of the <inline-formula><mml:math id="M136"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box second-order three-body diagrams, which, for those nuclei with more than two valence nucleons, account for the interaction via the two-body force of the valence nucleons with core excitations as well as virtual intermediate nucleons scattered above the model space (see <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>).</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>Figure 8</label>
<caption><p>Second-order three-body diagrams. The sum over the intermediate lines runs over particle and hole states outside the model space, shown in <italic>A</italic> and <italic>B</italic>, respectively. For the sake of simplicity, for each topology we show only one of the diagrams which correspond to permutations of the external lines.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00345-g0008.tif"/>
</fig>
<p>For each topology shown in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref> there are nine diagrams, corresponding to the possible permutations of the external lines. The analytical expressions for the second-order three-body contributions are reported in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B57">57</xref>], and we derive from those expressions a density-dependent two-body term.</p>
<p>To this end, for each (<italic>A, B</italic>) topology we calculate nine one-loop diagrams, i.e., graphs of the form &#x003B1; in <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9</xref>. Their explicit form, in terms of the three-body graphs (<italic>A, B</italic>), is</p>
<disp-formula id="E67"><label>(61)</label><mml:math id="M137"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where the summation over the index <italic>m</italic> runs over the model space and &#x003C1;<sub><italic>m</italic></sub> is the unperturbed occupation density of the orbital <italic>m</italic> according to the number of valence nucleons.</p>
<fig id="F9" position="float">
<label>Figure 9</label>
<caption><p>Density-dependent two-body contribution obtained from a three-body one; &#x003B1; is obtained by summing over one incoming and one outgoing particle of the three-body graphs <italic>A</italic> in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00345-g0009.tif"/>
</fig>
<p>Finally, the perturbative expansion of the <inline-formula><mml:math id="M138"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box contains one- and two-body diagrams up to third order in <italic>V</italic><sub><italic>NN</italic></sub>, along with a density-dependent two-body contribution that accounts for three-body second-order diagrams [<xref ref-type="bibr" rid="B57">57</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B58">58</xref>]. We point out that the latter term depends on the number of valence protons and neutrons, thus leading to the derivation of specific effective SM Hamiltonians that differ only in the two-body matrix elements.</p></sec>
<sec>
<title>3.3. Effective Shell-Model Decay Operators</title>
<p>In the SM approach, we are interested not only in calculating energies but also in finding the matrix elements of operators &#x00398; that represent physical observables (such as electromagnetic transition rates, multipole moments, etc.).</p>
<p>Since the wave functions |&#x003C8;<sub>&#x003B1;</sub>&#x0232A; obtained from diagonalizing <italic>H</italic><sub>eff</sub> are not the true ones |&#x003A8;<sub>&#x003B1;</sub>&#x0232A; but their projections onto the chosen model space (|&#x003C8;<sub>&#x003B1;</sub>&#x0232A; &#x0003D; <italic>P</italic>|&#x003A8;<sub>&#x003B1;</sub>&#x0232A;), it is obvious that one has to renormalize &#x00398; to take into account the neglected degrees of freedom corresponding to the <italic>Q</italic>-space. In other words, one needs to consider the short-range correlation &#x0201C;wounds&#x0201D; inflicted by the bare interaction on the SM wave functions. Formally, one seeks to derive an effective operator &#x00398;<sub>eff</sub> such that</p>
<disp-formula id="E68"><label>(62)</label><mml:math id="M139"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The perturbative expansion of effective operators has been studied since the earliest attempts to employ realistic potentials for SM calculations; among the many studies we mention the fundamental and pioneering work carried out by L. Zamick on the problem of electromagnetic transitions [<xref ref-type="bibr" rid="B59">59</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B61">61</xref>] and by I. S. Towner on the quenching of spin-operator matrix elements [<xref ref-type="bibr" rid="B62">62</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B63">63</xref>].</p>
<p>In this subsection we discuss the formal structure of non-Hermitian effective operators, as introduced by Suzuki and Okamoto in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>]. More precisely, we give an expansion formula for the effective operators in terms of the <inline-formula><mml:math id="M140"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box, which, analogous to the <inline-formula><mml:math id="M141"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box in the effective interaction theory (see section 3), is the building block for constructing effective operators.</p>
<p>According to Equation (20) (and keeping in mind that <italic>&#x003C9;</italic> &#x02261; <italic>Q&#x003C9;P</italic>), we may write <italic>H</italic><sub>eff</sub> as</p>
<disp-formula id="E69"><label>(63)</label><mml:math id="M142"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>so that we can express the true eigenstates |&#x003A8;<sub>&#x003B1;</sub>&#x0232A; and their orthonormal counterparts <inline-formula><mml:math id="M143"><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo></mml:math></inline-formula> as</p>
<disp-formula id="E70"><label>(64)</label><mml:math id="M144"><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>&#x02020;</mml:mo></mml:msup><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>&#x02020;</mml:mo></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>On the other hand, a general effective operator expression in the bra-ket representation is</p>
<disp-formula id="E71"><label>(65)</label><mml:math id="M145"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where &#x00398; is a general time-independent Hermitian operator. Therefore, we can write &#x00398;<sub>eff</sub> in operator form as</p>
<disp-formula id="E72"><label>(66)</label><mml:math id="M146"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02020;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02020;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>It is worth noting that Equation (62) holds independently of the normalization of |&#x003A8;<sub>&#x003B1;</sub>&#x0232A; and |&#x003C8;<sub>&#x003B1;</sub>&#x0232A;, but if the true eigenvectors are normalized, then <inline-formula><mml:math id="M147"><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the |&#x003C8;<sub>&#x003B1;</sub>&#x0232A; should be normalized in the following way:</p>
<disp-formula id="E73"><label>(67)</label><mml:math id="M148"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02020;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>To explicitly calculate &#x00398;<sub>eff</sub>, we introduce the <inline-formula><mml:math id="M149"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box, defined as</p>
<disp-formula id="E74"><label>(68)</label><mml:math id="M150"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02020;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>so that &#x00398;<sub>eff</sub> can be factorized as</p>
<disp-formula id="E75"><label>(69)</label><mml:math id="M151"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02020;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The derivation of &#x00398;<sub>eff</sub> is divided into two steps: the calculation of <inline-formula><mml:math id="M152"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and the calculation of &#x003C9;<sup>&#x02020;</sup>&#x003C9;.</p>
<p>According to Equation (68) and taking into account the expression for &#x003C9; in terms of <italic>H</italic><sub>eff</sub>, i.e.,</p>
<disp-formula id="E76"><label>(70)</label><mml:math id="M153"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>we can write</p>
<disp-formula id="E77"><label>(71)</label><mml:math id="M154"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>h</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo><mml:mtext>c</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where</p>
<disp-formula id="E78"><label>(72)</label><mml:math id="M155"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E79"><label>(73)</label><mml:math id="M156"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E80"><label>(74)</label><mml:math id="M157"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02020;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and <inline-formula><mml:math id="M158"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M159"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are given by</p>
<disp-formula id="E81"><label>(75)</label><mml:math id="M160"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E82"><label>(76)</label><mml:math id="M161"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mover accent='true'><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>
<p>with</p>
<disp-formula id="E83"><label>(77)</label><mml:math id="M162"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E84"><label>(78)</label><mml:math id="M163"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>As regards the product &#x003C9;<sup>&#x02020;</sup>&#x003C9;, using the definition (31) we can write</p>
<disp-formula id="E85"><label>(79)</label><mml:math id="M164"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02020;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02020;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Upon expressing <inline-formula><mml:math id="M165"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> in terms of the <inline-formula><mml:math id="M166"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box and its derivatives (see Equations 33 and 34), the above quantity may be rewritten as</p>
<disp-formula id="E86"><label>(80)</label><mml:math id="M167"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02020;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>h</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo><mml:mtext>c</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>h</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo><mml:mtext>c</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>h</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo><mml:mtext>c</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Putting together Equations (77) and (80), we can write the final perturbative expansion of the effective operator &#x00398;<sub>eff</sub>:</p>
<disp-formula id="E87"><label>(81)</label><mml:math id="M168"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where</p>
<disp-formula id="E88"><label>(82)</label><mml:math id="M169"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>h</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo><mml:mtext>c</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>00</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E89"><label>(83)</label><mml:math id="M170"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>h</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo><mml:mtext>c</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>h</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo><mml:mtext>c</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E90"><label>(84)</label><mml:math id="M171"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>h</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo><mml:mtext>c</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>h</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo><mml:mtext>c</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>h</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo><mml:mtext>c</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x022EE;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>It is worth elucidating the strong link that exists between <italic>H</italic><sub>eff</sub> and any effective operator. This is achieved by inserting the identity <inline-formula><mml:math id="M172"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> into Equation (81) to obtain the following expression:</p>
<disp-formula id="E91"><label>(85)</label><mml:math id="M173"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In actual calculations the &#x003C7;<sub><italic>n</italic></sub> series is truncated to a finite order and the starting point is the derivation of perturbative expansions for <inline-formula><mml:math id="M174"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02261;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M175"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>00</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02261;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, including diagrams up to a finite order in the perturbation theory, consistently with the expansion of the <inline-formula><mml:math id="M176"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box. The issue of convergence of the &#x003C7;<sub><italic>n</italic></sub> series and of the perturbative expansions of <inline-formula><mml:math id="M177"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M178"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>00</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> will be treated extensively in section 4.1.</p>
<p>In <xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10</xref> we display all the diagrams up to second order appearing in the <inline-formula><mml:math id="M179"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> expansion for a one-body operator &#x00398;.</p>
<fig id="F10" position="float">
<label>Figure 10</label>
<caption><p>One-body second-order diagrams included in the perturbative expansion of <inline-formula><mml:math id="M180"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>; an asterisk indicates the bare operator &#x00398;.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00345-g0010.tif"/>
</fig>
<p>The evaluation of the diagrams involved in the derivation of &#x00398;<sub>eff</sub> follows the same procedure as described in the previous section. Therefore, in the following we will just outline the procedure for calculating such diagrams with one &#x00398; vertex.</p>
<p>Let us suppose that the operator &#x00398; transforms like a spherical tensor of rank &#x003BB; and with component &#x003BC;:</p>
<disp-formula id="E92"><label>(86)</label><mml:math id="M181"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x00398;</mml:mo><mml:mo>&#x02261;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with</p>
<disp-formula id="E93"><label>(87)</label><mml:math id="M182"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02020;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>By using the Wigner-Eckart theorem, it is possible to express any transition matrix element in terms of a reduced transition element:</p>
<disp-formula id="E94"><label>(88)</label><mml:math id="M183"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where in the right-hand side <italic>j</italic><sub><italic>b</italic></sub> and <italic>j</italic><sub><italic>a</italic></sub> are coupled to a total angular momentum and projection equal to &#x003BB; and &#x02212;&#x003BC;, respectively, and we have assumed without lack of generality that we are dealing with single-particle states.</p>
<p>Therefore, we evaluate each diagram as a contribution to the reduced matrix element of the effective operator. To be more explicit, we consider as an example the calculation of the following second-order diagram that takes into account the renormalization of the operator due to 1<italic>p</italic>-1<italic>h</italic> core excitations.</p>
<p>The first step is to couple <italic>j</italic><sub><italic>b</italic></sub> and <italic>j</italic><sub><italic>a</italic></sub> to a total angular momentum equal to &#x003BB;. This enables us to factorize the diagram as the product of a cross-coupled matrix element of the interaction and the reduced matrix element of the operator (see the right-hand part of <xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11</xref>).</p>
<fig id="F11" position="float">
<label>Figure 11</label>
<caption><p>One-body second-order 2<italic>p</italic>-1<italic>h</italic> diagram included in the perturbative expansion of <inline-formula><mml:math id="M184"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>; an asterisk indicates the bare operator &#x00398;.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00345-g0011.tif"/>
</fig>
<p>Explicitly, we can evaluate the diagram as</p>
<disp-formula id="E95"><label>(89)</label><mml:math id="M185"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>CC</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The minus sign in front is due to the fact that <italic>n</italic><sub>h</sub> &#x0003D; <italic>n</italic><sub>l</sub> &#x0003D; 1 and that an extra phase factor <inline-formula><mml:math id="M186"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ph</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is needed for the total number of cuts of particle-hole pairs (<italic>n</italic><sub>ph</sub>) [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>], since we have to cut the inner loop to factorize the diagram.</p></sec></sec>
<sec id="s4">
<title>4. Applications</title>
<p>In this section we present a specific example of SM calculations performed by employing effective SM Hamiltonian and decay operators derived from realistic nuclear potentials within the many-body perturbation theory.</p>
<p>These kinds of calculations have actually been carried out since the mid-1960s, but they mostly involved retaining only the TBMEs, since the single-body components of <italic>H</italic><sub>eff</sub> were not considered accurate enough to provide SM results that would agree well with experiments. A large sample of calculations performed in that successful framework can be found in previous reviews of the topic [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>].</p>
<p>Here we present results of a calculation where both the SP energies and the TBMEs that are needed to diagonalize the SM Hamiltonian have been obtained by deriving <italic>H</italic><sub>eff</sub> according to the procedures described in the previous section. Besides <italic>H</italic><sub>eff</sub>, the many-body perturbation theory has been used to derive consistently effective operators to calculate electromagnetic transition rates and Gamow-Teller (GT) strengths without resorting to the use of empirical effective charges or quenching factors for the axial coupling constant <italic>g</italic><sub><italic>A</italic></sub>.</p>
<p>The following are some motivations for performing SM calculations by deriving and employing all SM parameters&#x02014;SP energies, TBMEs, and effective transition and decay operators&#x02014;starting from realistic nuclear forces:</p>
<list list-type="bullet">
<list-item><p>the need to study the soundness of many-body perturbation theory so as to provide reliable SM parameters;</p></list-item>
<list-item><p>the need to determine the ability of classes of nuclear potentials to describe nuclear structure observables;</p></list-item>
<list-item><p>the opportunity to compare and benchmark SM calculations against other nuclear structure methods that employ realistic potentials.</p></list-item>
</list>
<p>The goal of these studies is to assess the reliability of such an approach to investigating the nuclear SM, especially its predictiveness, which is crucial for describing physical phenomena that are not yet accessible experimentally.</p>
<sec>
<title>4.1. The Double-&#x003B2; Decay Around Doubly Closed <sup>132</sup>Sn</title>
<p>Neutrinoless double-&#x003B2; (0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic>) decay is an exotic second-order electroweak process predicted by extensions of the Standard Model of particle physics. Observation of such a process would demonstrate the non-conservation of the lepton number and provide evidence that neutrinos have a Majorana mass component (see references [<xref ref-type="bibr" rid="B64">64</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B65">65</xref>] and references therein).</p>
<p>In the framework of light-neutrino exchange, the half-life of the 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> decay is inversely proportional to the square of the effective Majorana neutrino mass &#x02329;<italic>m</italic><sub>&#x003BD;</sub>&#x0232A;:</p>
<disp-formula id="E96"><label>(90)</label><mml:math id="M187"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>g</italic><sub><italic>A</italic></sub> is the axial coupling constant, <italic>m</italic><sub><italic>e</italic></sub> is the electron mass, <italic>G</italic><sup>0&#x003BD;</sup> is the so-called phase-space factor (or kinematic factor), and <italic>M</italic><sup>0&#x003BD;</sup> is the nuclear matrix element (NME), which is related to the wave functions of the nuclei involved in the decay.</p>
<p>At present, the phase-space factors for nuclei that are possible candidates for 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> decay can be calculated with great accuracy [<xref ref-type="bibr" rid="B66">66</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B67">67</xref>]. It is therefore crucial to have precise values for the NME, both to improve the reliability of the 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> lifetime predictions&#x02014;a fundamental ingredient in the design of new experiments&#x02014;and to extract neutrino properties from the experimental results, when they become available.</p>
<p>Several nuclear structure models have been exploited to provide NME values that are as precise as possible, the most commonly used being the interacting boson model [<xref ref-type="bibr" rid="B68">68</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B70">70</xref>], the quasiparticle random-phase approximation [<xref ref-type="bibr" rid="B71">71</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B74">74</xref>], energy density functional methods [<xref ref-type="bibr" rid="B75">75</xref>], the covariant density functional theory [<xref ref-type="bibr" rid="B76">76</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B78">78</xref>], the generator-coordinate method [<xref ref-type="bibr" rid="B79">79</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B82">82</xref>], and the shell model [<xref ref-type="bibr" rid="B83">83</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B87">87</xref>].</p>
<p>All of the above models use a truncated Hilbert space to reduce the computational complexity, and each can be more efficient than the others for a specific class of nuclei. However, when comparing the calculated NMEs obtained via different approaches, it is seen that, at present, the results can differ by a factor of two or three (see for instance the review in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B88">88</xref>]).</p>
<p>Reference [<xref ref-type="bibr" rid="B89">89</xref>] reports on the calculation of the 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic>-decay NME for <sup>48</sup>Ca, <sup>76</sup>Ge, <sup>82</sup>Se, <sup>130</sup>Te, and <sup>136</sup>Xe in the framework of the realistic SM, where the <italic>H</italic><sub>eff</sub>&#x00027;s and 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic>-decay effective operators are consistently derived starting from a realistic <italic>NN</italic> potential, the high-precision CD-Bonn potential [<xref ref-type="bibr" rid="B90">90</xref>].</p>
<p>We remark that the above work is not the first example of such an approach, which was pioneered by Kuo and coworkers [<xref ref-type="bibr" rid="B91">91</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B92">92</xref>] and more recently pursued by Holt and Engel [<xref ref-type="bibr" rid="B93">93</xref>].</p>
<p>Here we restrict ourselves to the results obtained in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B89">89</xref>] for the heavy-mass nuclei around <sup>132</sup>Sn, <sup>130</sup>Te, and <sup>136</sup>Xe. At present, these nuclei are under investigation as 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic>-decay candidates by some large experimental collaborations. The possible 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> decay of <sup>130</sup>Te is being studied by the CUORE collaboration at the INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso in Italy [<xref ref-type="bibr" rid="B94">94</xref>], while <sup>136</sup>Xe is being investigated by both the EXO-200 collaboration at the Waste Isolation Pilot Plant in Carlsbad, New Mexico [<xref ref-type="bibr" rid="B95">95</xref>], and the KamLAND-Zen collaboration at the Kamioka mine in Japan [<xref ref-type="bibr" rid="B96">96</xref>].</p>
<p>The starting point of the SM calculation is the high-precision CD-Bonn <italic>NN</italic> potential [<xref ref-type="bibr" rid="B90">90</xref>], whose non-perturbative behavior induced by its repulsive high-momentum components is treated with the so-called <italic>V</italic><sub>low-<italic>k</italic></sub> approach [<xref ref-type="bibr" rid="B97">97</xref>]. This yields a smooth potential which exactly preserves the onshell properties of the original <italic>NN</italic> potential up to a chosen cutoff momentum &#x0039B;. As in other SM studies [<xref ref-type="bibr" rid="B98">98</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B101">101</xref>], the value of the cutoff has been chosen as &#x0039B; &#x0003D; 2.6 fm<sup>&#x02212;1</sup>, since the role of the missing three-nucleon force (3NF) decreases as the <italic>V</italic><sub>low-<italic>k</italic></sub> cutoff is increased [<xref ref-type="bibr" rid="B99">99</xref>]. In fact, in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B99">99</xref>] it is shown that <italic>H</italic><sub>eff</sub>&#x00027;s derived from <italic>V</italic><sub>low-<italic>k</italic></sub>&#x00027;s with small cutoffs (&#x0039B; &#x0003D; 2.1 fm<sup>&#x02212;1</sup>) have SP energies that are in worse agreement with experiments, as well as unrealistic shell-evolution behavior. This may be attributed to a greater impact of the induced 3NF, which becomes less important with a larger cutoff.</p>
<p>In our experience, &#x0039B; &#x0003D; 2.6 fm<sup>&#x02212;1</sup>, within a perturbative expansion of the <inline-formula><mml:math id="M188"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box, is an upper limit, since a larger cutoff worsens the order-by-order behavior of the perturbative expansion; at the end of this section we report a study of the perturbative properties of <italic>H</italic><sub>eff</sub> and of the effective decay operators derived using this <italic>V</italic><sub>low-<italic>k</italic></sub> potential.</p>
<p>The Coulomb potential is explicitly taken into account in the proton-proton channel.</p>
<p>The SM effective Hamiltonian <italic>H</italic><sub>eff</sub> is derived within the framework of the many-body perturbation theory as described in section 3, including diagrams up to third order in <italic>H</italic><sub>1</sub> in the <inline-formula><mml:math id="M189"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box -expansion, while all the effective operators, both one- and two-body, are obtained consistently using the approach described in section 3.3, including diagrams up to third order in perturbation theory in the evaluation of the <inline-formula><mml:math id="M190"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box and truncating the &#x003C7;<sub><italic>n</italic></sub> series in Equation (81) to &#x003C7;<sub>2</sub>.</p>
<p>The effective Hamiltonian and operators are defined in a model space spanned by the five proton and neutron orbitals, 0<italic>g</italic><sub>7/2</sub>, 1<italic>d</italic><sub>5/2</sub>, 1<italic>d</italic><sub>3/2</sub>, 2<italic>s</italic><sub>1/2</sub>, and 0<italic>h</italic><sub>11/2</sub>, outside the doubly closed <sup>100</sup>Sn core. The SP energies and TBMEs of <italic>H</italic><sub>eff</sub> can be found in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B101">101</xref>].</p>
<p>Before showing the results for the 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> NME obtained in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B89">89</xref>], it is worth checking the reliability of the approach we have adopted. To this end, we present some results obtained from the calculation of quantities for which there exist experimental counterparts to compare with. In particular, we show selected results for the electromagnetic properties, GT strength distributions, and 2&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> decays in <sup>130</sup>Te and <sup>136</sup>Xe, which have been reported in references [<xref ref-type="bibr" rid="B101">101</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B102">102</xref>].</p>
<p><xref ref-type="fig" rid="F12">Figures 12</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F13">13</xref> show experimental [<xref ref-type="bibr" rid="B103">103</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B104">104</xref>] and calculated low-energy spectra and <italic>B</italic>(<italic>E</italic>2) strengths of parent and granddaughter nuclei involved in double-&#x003B2; decay of <sup>130</sup>Te and <sup>136</sup>Xe, respectively.</p>
<fig id="F12" position="float">
<label>Figure 12</label>
<caption><p>Experimental and calculated spectra of <sup>130</sup>Te and <sup>130</sup>Xe; the arrows are proportional to the <italic>B</italic>(<italic>E</italic>2) strengths, whose values are reported in <italic>e</italic><sup>2</sup>fm<sup>4</sup>. Reproduced from reference [<xref ref-type="bibr" rid="B102">102</xref>].</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00345-g0012.tif"/>
</fig>
<fig id="F13" position="float">
<label>Figure 13</label>
<caption><p>Same as <xref ref-type="fig" rid="F12">Figure 12</xref> but for <sup>136</sup>Xe and <sup>136</sup>Ba. Reproduced from reference [<xref ref-type="bibr" rid="B102">102</xref>].</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00345-g0013.tif"/>
</fig>
<p>By inspection of <xref ref-type="fig" rid="F12">Figures 12</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F13">13</xref> it can be seen that, as regards the low-lying excited states and the <italic>B</italic>(<italic>E</italic>2) transition rates, theory and experiment agree quite well for <sup>130</sup>Te, <sup>136</sup>Xe, and <sup>136</sup>Ba, but less so for <sup>130</sup>Xe, whose theoretical spectrum is expanded compared with the observed one. As regards the electromagnetic properties, in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B102">102</xref>] they are calculated along with some <italic>B</italic>(<italic>M</italic>1) strengths and magnetic dipole moments using an effective spin-dependent <italic>M</italic>1 operator, and comparison with the available data (see Tables VII and IX in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B102">102</xref>]) shows good agreement.</p>
<p>Two kinds of experimental data related to GT decay are available for <sup>130</sup>Te and <sup>136</sup>Xe: GT strength distributions and the NMEs involved in 2&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> decays. The GT strength <italic>B</italic>(GT) can be extracted from the GT component of the cross-section at zero degrees of intermediate energy charge-exchange reactions, following the standard approach in the distorted-wave Born approximation [<xref ref-type="bibr" rid="B105">105</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B106">106</xref>]:</p>
<disp-formula id="E97"><label>(91)</label><mml:math id="M191"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GT</mml:mtext></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x000B0;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0210F;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>D</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>GT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M192"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>D</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the distortion factor, |<italic>J</italic><sub>&#x003C3;&#x003C4;</sub>| is the volume integral of the effective <italic>NN</italic> interaction, <italic>k</italic><sub><italic>i</italic></sub> and <italic>k</italic><sub><italic>f</italic></sub> are the initial and final momenta, respectively, and &#x003BC; is the reduced mass.</p>
<p>On the other hand, the experimental 2&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> NME <inline-formula><mml:math id="M193"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> can be extracted from the observed half-life <inline-formula><mml:math id="M194"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> of the parent nucleus as follows:</p>
<disp-formula id="E98"><label>(92)</label><mml:math id="M195"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Both of the above quantities can be calculated in terms of the matrix elements of the GT<sup>&#x02212;</sup> operator <inline-formula><mml:math id="M196"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo></mml:mover><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>:</p>
<disp-formula id="E99"><label>(93)</label><mml:math id="M197"><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mtext>GT</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x0007C;</mml:mo><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:msup><mml:mo>&#x0007C;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E100"><label>(94)</label><mml:math id="M198"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo></mml:mover><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo></mml:mover><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>E</italic><sub><italic>n</italic></sub> is the excitation energy of the <inline-formula><mml:math id="M199"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> intermediate state and <inline-formula><mml:math id="M200"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x00394;</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi></mml:math></inline-formula>, with <inline-formula><mml:math id="M201"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and &#x00394;<italic>M</italic> being the <italic>Q</italic>-value of the &#x003B2;&#x003B2; decay and the mass difference between the daughter and parent nuclei, respectively. The nuclear matrix elements in Equations (93) and (94) are calculated within the long-wavelength approximation, including only the leading order of the GT operator in a non-relativistic reduction of the hadronic current.</p>
<p>In reference [<xref ref-type="bibr" rid="B102">102</xref>] the GT strength distributions and 2&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> NMEs were calculated for <sup>130</sup>Te and <sup>136</sup>Xe using an effective spin-isospin-dependent GT operator, derived in a manner consistent with <italic>H</italic><sub>eff</sub> by following the procedure described in section 3.3.</p>
<p><xref ref-type="fig" rid="F14">Figure 14</xref> shows the theoretical running sums of the GT strengths &#x003A3;<italic>B</italic>(GT), calculated with both bare and effective GT operators, plotted against the excitation energy and compared with the available data extracted from (<sup>3</sup>He, <italic>t</italic>) charge-exchange experiments [<xref ref-type="bibr" rid="B107">107</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B108">108</xref>] for <sup>130</sup>Te and <sup>136</sup>Xe. It can be seen that in both nuclei, the GT strength distributions calculated using the bare GT operator overestimate the experimental ones by more than a factor of two. Including the many-body renormalization of the GT operator brings the predicted GT strength distribution into much better agreement with that extracted from experimental data.</p>
<fig id="F14" position="float">
<label>Figure 14</label>
<caption><p>Running sums of the <italic>B</italic>(GT) strengths as a function of the excitation energy <italic>E</italic><sub><italic>x</italic></sub> up to 3 and 4.5 MeV, respectively, for <sup>130</sup>Te and <sup>136</sup>Xe. Reproduced from reference [<xref ref-type="bibr" rid="B102">102</xref>].</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00345-g0014.tif"/>
</fig>
<p>In reference [<xref ref-type="bibr" rid="B102">102</xref>] the NMEs <inline-formula><mml:math id="M202"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> involved in the decay of <sup>130</sup>Te and <sup>136</sup>Xe are calculated using the definition in Equation (94), by means of the Lanczos strength function method as in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. The results obtained with the bare GT operator and with the effective one are reported in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref> and compared with experimental values [<xref ref-type="bibr" rid="B109">109</xref>].</p>
<table-wrap position="float" id="T1">
<label>Table 1</label>
<caption><p>Experimental [<xref ref-type="bibr" rid="B109">109</xref>] and calculated NMEs (in MeV<sup>&#x02212;1</sup>) of the 2&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> decay for <sup>130</sup>Te and <sup>136</sup>Xe.</p></caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<thead><tr>
<th valign="top" align="left"><bold>Decay</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>NME<sub><bold>Expt</bold></sub></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>Bare</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>Effective</bold></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left"><sup>130</sup>Te &#x02192; <sup>130</sup>Xe</td>
<td valign="top" align="center">0.031 &#x000B1; 0.004</td>
<td valign="top" align="center">0.131</td>
<td valign="top" align="center">0.061</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><sup>136</sup>Xe &#x02192; <sup>136</sup>Ba</td>
<td valign="top" align="center">0.0181 &#x000B1; 0.0007</td>
<td valign="top" align="center">0.0910</td>
<td valign="top" align="center">0.0341</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>The effective operator induces a relevant quenching of the calculated NME, 47% for <sup>130</sup>Te and 37% for <sup>136</sup>Xe decay, leading to fairly good agreement with the experimental value for both nuclei, of the same quality as for other SM calculations where all parameters (SP energies and TBMEs) were fitted to experimental values and a quenching factor <italic>q</italic> was introduced to reproduce GT data (see, for example, reference [<xref ref-type="bibr" rid="B110">110</xref>]). The overall agreement between theory and experiment shows that the many-body perturbation theory can be used to derive consistently effective Hamiltonians and transition operators that are able to reproduce quantitatively the observed spectroscopic and decay properties, without having to resort to any empirical adjustments, such as quenching of the axial coupling constant <italic>g</italic><sub><italic>A</italic></sub>. This supports the reliability of this approach to calculating the NMEs involved in 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic>, the results of which were reported in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B89">89</xref>] and are briefly summarized in the following.</p>
<p>The 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> two-body operator for the light-neutrino scenario can be expressed in the closure approximation (see e.g., references [<xref ref-type="bibr" rid="B111">111</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B112">112</xref>]) in terms of the neutrino potentials <italic>H</italic><sub>&#x003B1;</sub> and form functions <italic>h</italic><sub>&#x003B1;</sub>(<italic>q</italic>) (&#x003B1;= F, GT, or T) as</p>
<disp-formula id="E101"><label>(95)</label><mml:math id="M203"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GT</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GT</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E102"><label>(96)</label><mml:math id="M204"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>F</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>F</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E103"><label>(97)</label><mml:math id="M205"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where</p>
<disp-formula id="E104"><label>(98)</label><mml:math id="M206"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The value of the parameter <italic>R</italic> is 1.2<italic> A</italic><sup>1/3</sup> fm, and the <italic>j</italic><sub><italic>n</italic><sub>&#x003B1;</sub></sub>(<italic>qr</italic>) are the spherical Bessel functions, with <italic>n</italic><sub>&#x003B1;</sub> &#x0003D; 0 for the Fermi and GT components and <italic>n</italic><sub>&#x003B1;</sub> &#x0003D; 2 for the tensor one. The explicit expressions for the neutrino form functions <italic>h</italic><sub>&#x003B1;</sub>(<italic>q</italic>) can be found in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B89">89</xref>], and the average energies &#x02329;<italic>E</italic>&#x0232A; are evaluated as in references [<xref ref-type="bibr" rid="B111">111</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B112">112</xref>].</p>
<p>Apart from effects related to sub-nucleonic degrees of freedom, which were not accounted for in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B89">89</xref>], the 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic>-decay operator has to be renormalized to take into account both the degrees of freedom that are neglected in the adopted model space and the contribution of short-range correlations (SRCs). The latter arise because the action of a two-body decay operator on an unperturbed (uncorrelated) wave function, such as the one used in the perturbative expansion of &#x00398;<sub>eff</sub>, differs from the action of the same operator on the real (correlated) nuclear wave function.</p>
<p>It is worth pointing out that the calculations for 2&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> decay are not affected by this renormalization, since, as mentioned before, we retain only the leading order of the long-wavelength approximation, which corresponds to a zero-momentum-exchange (<italic>q</italic> &#x0003D; 0) process. On the other hand, the inclusion of higher-order contributions or corrections due to the sub-nucleonic structure of the nucleons [<xref ref-type="bibr" rid="B113">113</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B116">116</xref>] would connect high- and low-momentum configurations, and this renormalization should be carried out for the two-neutrino emission decay too.</p>
<p>In reference [<xref ref-type="bibr" rid="B117">117</xref>] the inclusion of SRCs was realized by means of an original approach [<xref ref-type="bibr" rid="B117">117</xref>] that is consistent with the <italic>V</italic><sub>low-<italic>k</italic></sub> procedure. The 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> operator &#x00398;, expressed in the momentum space, is renormalized by the same similarity transformation operator &#x003A9;<sub>low-<italic>k</italic></sub> that defines the <italic>V</italic><sub>low-<italic>k</italic></sub> potential. This enables us to effectively take into account the high-momentum (short-range) components of the <italic>NN</italic> potential, in a framework where their direct contribution is not explicitly considered above a cutoff &#x0039B;. The resulting &#x00398;<sub>low-<italic>k</italic></sub> vertices are then employed in the perturbative expansion of the <inline-formula><mml:math id="M207"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box to calculate &#x00398;<sub>eff</sub> using Equation (85). More precisely, the perturbative expansion considers diagrams up to third order in perturbation theory, including those related to the so-called Pauli blocking effect (see <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref> in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B89">89</xref>]), and the &#x003C7;<sub><italic>n</italic></sub> series is truncated to &#x003C7;<sub>2</sub>.</p>
<p>In reference [<xref ref-type="bibr" rid="B89">89</xref>] the contribution of the tensor component of the neutrino potential (Equation 97) is neglected, and therefore the total NME <italic>M</italic><sup>0&#x003BD;</sup> is expressed as</p>
<disp-formula id="E105"><label>(99)</label><mml:math id="M208"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>F</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>g</italic><sub><italic>A</italic></sub> &#x0003D; 1.2723, <italic>g</italic><sub><italic>V</italic></sub> &#x0003D; 1 [<xref ref-type="bibr" rid="B118">118</xref>], and the matrix elements between the initial and final states <inline-formula><mml:math id="M209"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are calculated within the closure approximation</p>
<disp-formula id="E106"><label>(100)</label><mml:math id="M210"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02020;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02020;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The NMEs calculated using the 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic>-decay effective operator are reported in <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref> and compared with the values obtained using the bare operator without any renormalization.</p>
<table-wrap position="float" id="T2">
<label>Table 2</label>
<caption><p>Calculated values of <italic>M</italic><sup>0&#x003BD;</sup> for <sup>130</sup>Te and <sup>136</sup>Xe decay.</p></caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<thead><tr>
<th valign="top" align="left"><bold>Decay</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>Bare operator</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>&#x00398;<sub>eff</sub></bold></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left"><sup>130</sup>Te &#x02192; <sup>130</sup>Xe</td>
<td valign="top" align="center">3.27</td>
<td valign="top" align="center">3.16</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><sup>136</sup>Xe &#x02192; <sup>136</sup>Ba</td>
<td valign="top" align="center">2.47</td>
<td valign="top" align="center">2.39</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<table-wrap-foot>
<p><italic>The first column of values correspond to results obtained using the bare 0&#x003BD;&#x003B2;&#x003B2;-decay operator, and the second column to results calculated with &#x00398;<sub>eff</sub></italic>.</p>
</table-wrap-foot>
</table-wrap>
<p>The most striking feature that can be inferred from inspection of <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref> is that the effects of the renormalization of the 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic>-decay operator are far less relevant than those observed in the 2&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic>-decay case.</p>
<p>A long-standing issue related to the calculation of <italic>M</italic><sup>0&#x003BD;</sup> is possible interplay between the derivation of the effective one-body GT operator and the renormalization of the two-body GT component of the 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> operator, with some authors assuming that the same empirical quenching used to reproduce the observed GT-decay properties (single-&#x003B2; decay strengths, <inline-formula><mml:math id="M211"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>GT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x00027;s, etc.) should also be employed to calculate <italic>M</italic><sup>0&#x003BD;</sup> (see for instance references [<xref ref-type="bibr" rid="B119">119</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B120">120</xref>]). In fact, comparison of the results in <xref ref-type="table" rid="T1">Tables 1</xref>, <xref ref-type="table" rid="T2">2</xref> shows that the mechanisms underlying the microscopic derivation of the one-body single-&#x003B2; and the two-body 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic>-decay effective operators lead to a considerably different renormalization, at variance with the above hypothesis.</p>
<p>The SM calculations of this section have been performed by employing, as interaction vertices of the perturbative expansion of the <inline-formula><mml:math id="M212"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box, a realistic potential derived from the high-precision CD-Bonn <italic>NN</italic> potential [<xref ref-type="bibr" rid="B90">90</xref>]. This potential is characterized by strong repulsive behavior in the high-momentum regime, so, as mentioned before, it is renormalized by deriving a low-momentum <italic>NN</italic> potential using the <italic>V</italic><sub>low-<italic>k</italic></sub> approach [<xref ref-type="bibr" rid="B97">97</xref>].</p>
<p>As in other SM studies [<xref ref-type="bibr" rid="B98">98</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B101">101</xref>], the value of the cutoff is chosen as &#x0039B; &#x0003D; 2.6 fm<sup>&#x02212;1</sup>, since the role of the missing 3NF decreases as the <italic>V</italic><sub>low-<italic>k</italic></sub> cutoff is increased [<xref ref-type="bibr" rid="B99">99</xref>]. This value, within a perturbative expansion of the <inline-formula><mml:math id="M213"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box, is an upper limit, since a larger cutoff worsens the order-by-order behavior of the perturbative expansion. Here, we discuss some implications for the properties of the perturbative expansion of <italic>H</italic><sub>eff</sub> and the SM effective transition operator when this &#x0201C;hard&#x0201D; <italic>V</italic><sub>low-<italic>k</italic></sub> is employed to derive the SM Hamiltonian and operators.</p>
<p>Studies of the perturbative properties of the SP energy spacings and TBMEs are reported in references [<xref ref-type="bibr" rid="B99">99</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B121">121</xref>], where <italic>H</italic><sub>eff</sub> is derived within the model space outside <sup>132</sup>Sn starting from the &#x0201C;hard&#x0201D; <italic>V</italic><sub>low-<italic>k</italic></sub>. reference [<xref ref-type="bibr" rid="B122">122</xref>] contains a systematic investigation of the convergence properties of theoretical SP energy spectra, TBMEs, and 2&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> NMEs as functions of both the dimension of the intermediate state space and the order of the perturbative expansion. Moreover, reference [<xref ref-type="bibr" rid="B89">89</xref>] discusses convergence properties of the perturbative expansion of the effective 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic>-decay operator with respect to the number of intermediate states and the truncation of both the order of the &#x003C7;<sub><italic>n</italic></sub> operators and the perturbative order of the diagrams. Here, we briefly sketch these results in order to assess the reliability of realistic SM calculations performed starting from a &#x0201C;hard&#x0201D; <italic>V</italic><sub>low-<italic>k</italic></sub>.</p>
<p>The model space employed for the SM calculations in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B122">122</xref>] is spanned by the five proton and neutron orbitals outside the doubly closed <sup>100</sup>Sn, namely 0<italic>g</italic><sub>7/2</sub>, 1<italic>d</italic><sub>5/2</sub>, 1<italic>d</italic><sub>3/2</sub>, 2<italic>s</italic><sub>1/2</sub>, and 0<italic>h</italic><sub>11/2</sub>, to study the 2&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> decay of <sup>130</sup>Te and <sup>136</sup>Xe.</p>
<p>The left panel of <xref ref-type="fig" rid="F15">Figure 15</xref> shows the behavior of the calculated SP spectrum of <sup>101</sup>Sn with respect to the 0<italic>g</italic><sub>7/2</sub> SP energy as a function of the maximum allowed excitation energy of the intermediate states expressed in terms of the oscillator quanta <italic>N</italic><sub>max</sub>. It is clear that convergence is achieved at <italic>N</italic><sub>max</sub> &#x0003D; 14, which, for the perturbative expansion of the effective SM Hamiltonian and decay operators, justifies the decision to include intermediate states with an unperturbed excitation energy of up to <italic>E</italic><sub>max</sub> &#x0003D; <italic>N</italic><sub>max</sub>&#x0210F;&#x003C9; where <italic>N</italic><sub>max</sub> &#x0003D; 16 [<xref ref-type="bibr" rid="B89">89</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B101">101</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B102">102</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B122">122</xref>].</p>
<fig id="F15" position="float">
<label>Figure 15</label>
<caption><p>Neutron SP energies as a function of <italic>N</italic><sub>max</sub> (left) and of the perturbative order (right). Reproduced from reference [<xref ref-type="bibr" rid="B122">122</xref>] under the Creative Commons CC BY license.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00345-g0015.tif"/>
</fig>
<p>As regards the order-by-order convergence of the SP energies, the right panel of <xref ref-type="fig" rid="F15">Figure 15</xref> plots the calculated neutron SP energies, using a number of intermediate states corresponding to <italic>N</italic><sub>max</sub> &#x0003D; 16, against the order of the perturbative expansion up to third order. The calculated neutron SP energies are also compared with the Pad&#x000E9; approximant [2|1] of the <inline-formula><mml:math id="M214"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box, which estimates the value to which the perturbative series may converge. The results at third order are very close to those obtained with the Pad&#x000E9; approximant, indicating that the truncation to third order should provide a reasonable estimate for the sum of the series.</p>
<p>As regards the TBMEs, we plot in <xref ref-type="fig" rid="F16">Figure 16</xref> the neutron-neutron diagonal <italic>J</italic><sup>&#x003C0;</sup> &#x0003D; 0<sup>&#x0002B;</sup> TBMEs as a function both of <italic>N</italic><sub>max</sub> and of the perturbative order. These TBMEs, which contain the pairing properties of the effective Hamiltonian, are the largest in size of the calculated matrix elements and the most sensitive to the behavior of the perturbative expansion.</p>
<fig id="F16" position="float">
<label>Figure 16</label>
<caption><p>Neutron-neutron diagonal <italic>J</italic><sup>&#x003C0;</sup> &#x0003D; 0<sup>&#x0002B;</sup> TBMEs as a function of <italic>N</italic><sub>max</sub> (left) and of the perturbative order (right). Reproduced from reference [<xref ref-type="bibr" rid="B122">122</xref>] under the Creative Commons CC BY license.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00345-g0016.tif"/>
</fig>
<p>From <xref ref-type="fig" rid="F16">Figure 16</xref>, the convergence with respect to <italic>N</italic><sub>max</sub> seems to be very fast for the diagonal matrix elements <inline-formula><mml:math id="M215"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M216"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M217"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, whereas elements corresponding to orbitals that lack their own spin-orbit partner, i.e., <inline-formula><mml:math id="M218"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M219"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, show slower convergence. The order-by-order convergence seen in <xref ref-type="fig" rid="F16">Figure 16</xref> is quite satisfactory, and again the results at third order are very close to those obtained with the Pad&#x000E9; approximant. Therefore, we can conclude that <italic>H</italic><sub>eff</sub> calculated from a <italic>V</italic><sub>low-<italic>k</italic></sub> with cutoff equal to 2.6 fm<sup>&#x02212;1</sup> by way of a perturbative expansion truncated at third order is a good estimate of the sum of its perturbative expansion, for both the one-body and the two-body components.</p>
<p>We now turn our attention to the perturbative expansion of the GT effective operator GT<sub>eff</sub>. The selection rules of the GT operator that characterize a spin-isospin-dependent decay drive fast convergence of the matrix elements of its SM effective operator with respect to <italic>N</italic><sub>max</sub>. In fact, if the perturbative expansion is truncated at second order, their values do not change from <italic>N</italic><sub>max</sub> &#x0003D; 2 onward [<xref ref-type="bibr" rid="B62">62</xref>]; and at third order in perturbation theory, their third decimal digit values do not change from <italic>N</italic><sub>max</sub> &#x0003D; 12 onward.</p>
<p><xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref> reports the calculated NMEs of the 2&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> decays <inline-formula><mml:math id="M16"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Te</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>g</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo><mml:mtext>s</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mrow><mml:mn>130</mml:mn></mml:mrow></mml:mmultiscripts><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Xe</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>g</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo><mml:mtext>s</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mrow><mml:mn>130</mml:mn></mml:mrow></mml:mmultiscripts><mml:mtext>&#x000A0;and&#x000A0;</mml:mtext><mml:mmultiscripts><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Xe</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>g</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo><mml:mtext>s</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mrow><mml:mn>136</mml:mn></mml:mrow></mml:mmultiscripts><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mtext>B</mml:mtext><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mrow><mml:mn>136</mml:mn></mml:mrow></mml:mmultiscripts><mml:mtext>a</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>g</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo><mml:mtext>s</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> obtained with effective operators at first, second, and third order in perturbation theory [with the &#x003C7;<sub><italic>n</italic></sub> series in Equation (85) truncated to &#x003C7;<sub>0</sub>] and compares them with experimental results [<xref ref-type="bibr" rid="B109">109</xref>].</p>
<table-wrap position="float" id="T3">
<label>Table 3</label>
<caption><p>Order-by-order <inline-formula><mml:math id="M222"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>GT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x00027;s (in MeV<sup>&#x02212;1</sup>) for <sup>130</sup>Te and <sup>136</sup>Xe [<xref ref-type="bibr" rid="B122">122</xref>].</p></caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<thead><tr>
<th valign="top" align="left"><bold>Decay</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>1st order <inline-formula><mml:math id="M223"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>GT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>2nd order <inline-formula><mml:math id="M224"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>GT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>3rd order <inline-formula><mml:math id="M225"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>GT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>Experiment</bold></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left"><sup>130</sup>Te &#x02192; <sup>130</sup>Xe</td>
<td valign="top" align="center">0.142</td>
<td valign="top" align="center">0.040</td>
<td valign="top" align="center">0.044</td>
<td valign="top" align="center">0.031 &#x000B1; 0.004</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><sup>136</sup>Xe &#x02192; <sup>136</sup>Ba</td>
<td valign="top" align="center">0.0975</td>
<td valign="top" align="center">0.0272</td>
<td valign="top" align="center">0.0285</td>
<td valign="top" align="center">0.0181 &#x000B1; 0.0007</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>As can be seen, the order-by-order convergence of the <inline-formula><mml:math id="M226"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>GT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>&#x00027;s is also very satisfactory; for both transitions the results change by about 260% from the first- to the second-order calculations, while the changes are 9 and 5% from the second- to third-order results for the <sup>130</sup>Te and <sup>136</sup>Xe decays, respectively. This suppression of the third-order contributions relative to the second-order ones is favored by the mutual cancelation of third-order diagrams.</p>
<p>In reference [<xref ref-type="bibr" rid="B89">89</xref>] a study was also conducted on the convergence properties of the effective decay operator &#x00398;<sub>eff</sub> for the 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> decay with respect to the truncation of the &#x003C7;<sub><italic>n</italic></sub> operators, the number of intermediate states accounted for in the perturbative expansion, and the order-by-order behavior up to third order in perturbation theory.</p>
<p><xref ref-type="fig" rid="F17">Figure 17</xref> displays the calculated values of <italic>M</italic><sup>0&#x003BD;</sup> for the <sup>76</sup><italic>Ge</italic> &#x02192; <sup>76</sup><italic>Se</italic> decay as a function of the maximum allowed excitation energy of the intermediate states expressed in terms of the oscillator quanta <italic>N</italic><sub>max</sub>, including &#x003C7;<sub><italic>n</italic></sub> contributions up to <italic>n</italic> &#x0003D; 2. We can see that the <italic>M</italic><sup>0&#x003BD;</sup> values are convergent from <italic>N</italic><sub>max</sub> &#x0003D; 12 onward and that contributions from &#x003C7;<sub>1</sub> are quite relevant, whereas those from &#x003C7;<sub>2</sub> can be considered negligible.</p>
<fig id="F17" position="float">
<label>Figure 17</label>
<caption><p>Calculated <italic>M</italic><sup>0&#x003BD;</sup> values for the <sup>76</sup>Ge &#x02192; <sup>76</sup>Se decay as a function of <italic>N</italic><sub>max</sub>: shown are truncations of the &#x003C7;<sub><italic>n</italic></sub> expansion up to &#x003C7;<sub>0</sub> (red diamonds), up to &#x003C7;<sub>1</sub> (blue squares), and up to &#x003C7;<sub>2</sub> (black dots). Reproduced from reference [<xref ref-type="bibr" rid="B89">89</xref>].</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00345-g0017.tif"/>
</fig>
<p>We point out that, according to expression (84), &#x003C7;<sub>3</sub> is defined in terms of the first, second, and third derivatives of <inline-formula><mml:math id="M227"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M228"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>00</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, as well as the first and second derivatives of the <inline-formula><mml:math id="M229"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box. This means that one could estimate &#x003C7;<sub>3</sub> as being about one order of magnitude smaller than the &#x003C7;<sub>2</sub> contribution.</p>
<p>On the above grounds, in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B89">89</xref>] the effective SM 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic>-decay operator was obtained by including in the perturbative expansion diagrams of up to third order, with the number of intermediate states corresponding to oscillator quanta of up to <italic>N</italic><sub>max</sub> &#x0003D; 14, and up to &#x003C7;<sub>2</sub> contributions.</p>
<p>Now, to examine the order-by-order convergence behavior, in <xref ref-type="fig" rid="F18">Figure 18</xref> we plot the calculated values of <italic>M</italic><sup>0&#x003BD;</sup>, <inline-formula><mml:math id="M230"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M231"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>F</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> for <sup>130</sup>Te and <sup>136</sup>Xe0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> decay at first, second, and third order in perturbation theory. We also compare the order-by-order results with their Pad&#x000E9; approximant [2|1], to get an idea of the quality of the perturbative behavior [<xref ref-type="bibr" rid="B123">123</xref>].</p>
<fig id="F18" position="float">
<label>Figure 18</label>
<caption><p>Calculated <italic>M</italic><sup>0&#x003BD;</sup> values for the <sup>136</sup>Xe &#x02192; <sup>136</sup>Ba decay (left) and the <sup>130</sup>Te &#x02192; <sup>130</sup>Xe decay (right) as a function of the perturbative order. The green triangles correspond to <inline-formula><mml:math id="M232"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>F</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, the blue squares to <inline-formula><mml:math id="M233"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, and the black dots to the full <italic>M</italic><sup>0&#x003BD;</sup>. Reproduced from reference [<xref ref-type="bibr" rid="B89">89</xref>].</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00345-g0018.tif"/>
</fig>
<p>It is worth noting that the perturbative behavior is dominated by the GT component, with the Fermi matrix element <inline-formula><mml:math id="M234"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>F</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>&#x003BD;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> being only slightly affected by the renormalization procedure. Moreover, if the order-by-order perturbative behavior of the effective SM 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic>-decay operator is compared with that of the single &#x003B2;-decay operator, we observe less satisfactory perturbative behavior for the calculation of <italic>M</italic><sup>0&#x003BD;</sup>, the difference between the second- and third-order results being about 30% for the <sup>130</sup>Te and <sup>136</sup>Xe 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> decays.</p></sec></sec>
<sec id="s5">
<title>5. Summary</title>
<p>This paper has presented a general overview of the perturbative approach to deriving effective SM operators, in particular the SM Hamiltonian and decay operators.</p>
<p>First, we described the theoretical framework, which is essentially based on the perturbative expansion of a vertex function&#x02014;the <inline-formula><mml:math id="M235"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box for the effective Hamiltonian and the <inline-formula><mml:math id="M236"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>-box for effective decay operators&#x02014;whose calculation is pivotal in the Lee-Suzuki similarity transformation. The iterative procedures used to solve the recursive equations that yield effective SM Hamiltonians have been presented in detail, along with tips that could be helpful for calculating the Goldstone diagrams that arise in the perturbative expansion of the above-mentioned vertex functions.</p>
<p>We then reported results from an SM study carried out using only single-particle energies, two-body matrix elements of the residual interaction, and effective decay operators derived from a realistic nuclear potential, without any empirical adjustments. This forms part of a large body of investigations that aim to assess the relevance of such an approach to the study of nuclear structure. The versatility of SM calculations comes from their ability to reproduce experimental results for mass regions ranging from light nuclei (<sup>4</sup>He core [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>]) to heavy mass systems (nuclei around <sup>132</sup>Sn [<xref ref-type="bibr" rid="B121">121</xref>]), as well as to describe exotic and rare phenomena, such as the Borromean structure [<xref ref-type="bibr" rid="B124">124</xref>], quadrupole collectivity [<xref ref-type="bibr" rid="B98">98</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B100">100</xref>], and the double-&#x003B2; decay process [<xref ref-type="bibr" rid="B89">89</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B101">101</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B102">102</xref>] without resorting to empirical adjustments of data.</p>
<p>The results presented in this article testify to the flexibility and usefulness of this theoretical tool, and could provide inspiration for further investigations in the future.</p></sec>
<sec id="s6">
<title>Author Contributions</title>
<p>All authors listed have made a substantial, direct and intellectual contribution to the work, and approved it for publication.</p></sec>
<sec id="s7">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p></sec>
</body>
<back>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Elliott</surname> <given-names>JP</given-names></name></person-group>. <article-title>Nuclear forces and the structure of nuclei</article-title>. In: <person-group person-group-type="editor"><name><surname>Jean</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group> editor. <source>Carg&#x000E9;se Lectures in Physics</source>, <volume>Vol. 3</volume>. <publisher-loc>New York, NY</publisher-loc>: <publisher-name>Gordon and Breach</publisher-name> (<year>1969</year>). p. 337.</citation></ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Talmi</surname> <given-names>I</given-names></name></person-group>. <article-title>Fifty years of the shell model&#x02013;the quest for the effective interaction</article-title>. <source>Adv Nucl Phys.</source> (<year>2003</year>) <volume>27</volume>:<fpage>1</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/0-306-47916-8_1</pub-id></citation></ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Caurier</surname> <given-names>E</given-names></name> <name><surname>Mart&#x000ED;nez-Pinedo</surname> <given-names>G</given-names></name> <name><surname>Nowacki</surname> <given-names>F</given-names></name> <name><surname>Poves</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Zuker</surname> <given-names>AP</given-names></name></person-group>. <article-title>The shell model as a unified view of nuclear structure</article-title>. <source>Rev Mod Phys.</source> (<year>2005</year>) <volume>77</volume>:<fpage>427</fpage>&#x02013;<lpage>88</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/RevModPhys.77.427</pub-id></citation></ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Stroberg</surname> <given-names>SR</given-names></name> <name><surname>Hergert</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Bogner</surname> <given-names>SK</given-names></name> <name><surname>Holt</surname> <given-names>JD</given-names></name></person-group>. <article-title>Nonempirical interactions for the nuclear shell model: an update</article-title>. <source>Annu Rev Nucl Part Sci.</source> (<year>2019</year>) <volume>69</volume>:<fpage>307</fpage>&#x02013;<lpage>62</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1146/annurev-nucl-101917-021120</pub-id></citation></ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kuo</surname> <given-names>TTS</given-names></name> <name><surname>Osnes</surname> <given-names>E</given-names></name></person-group>. <source>Lecture Notes in Physics</source>. Vol. 364. <publisher-loc>Berlin</publisher-loc>: <publisher-name>Springer-Verlag</publisher-name> (<year>1990</year>).</citation></ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hjorth-Jensen</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Kuo</surname> <given-names>TTS</given-names></name> <name><surname>Osnes</surname> <given-names>E</given-names></name></person-group>. <article-title>Realistic effective interactions for nuclear systems</article-title>. <source>Phys Rep.</source> (<year>1995</year>) <volume>261</volume>:<fpage>125</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0370-1573(95)00012-6</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">10511510</pub-id></citation></ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Coraggio</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Covello</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Gargano</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Itaco</surname> <given-names>N</given-names></name> <name><surname>Kuo</surname> <given-names>TTS</given-names></name></person-group>. <article-title>Shell-model calculations and realistic effective interactions</article-title>. <source>Prog Part Nucl Phys.</source> (<year>2009</year>) <volume>62</volume>:<fpage>135</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ppnp.2008.06.001</pub-id></citation></ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bertsch</surname> <given-names>GF</given-names></name></person-group>. <article-title>Role of core polarization in two-body interaction</article-title>. <source>Nucl Phys.</source> (<year>1965</year>) <volume>74</volume>:<fpage>234</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0029-5582(65)90262-2</pub-id></citation></ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kallio</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Kolltveit</surname> <given-names>K</given-names></name></person-group>. <article-title>An application of the separation method in shell-model calculation</article-title>. <source>Nucl Phys.</source> (<year>1964</year>) <volume>53</volume>:<fpage>87</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0029-5582(64)90588-7</pub-id></citation></ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kuo</surname> <given-names>TTS</given-names></name> <name><surname>Brown</surname> <given-names>GE</given-names></name></person-group>. <article-title>Structure of finite nuclei and the free nucleon-nucleon interaction: an application to <sup>18</sup>O and <sup>18</sup>F</article-title>. <source>Nucl Phys.</source> (<year>1966</year>) <volume>85</volume>:<fpage>40</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0029-5582(66)90131-3</pub-id></citation></ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hamada</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>Johnston</surname> <given-names>ID</given-names></name></person-group>. <article-title>A potential model representation of two-nucleon data below 315 MeV</article-title>. <source>Nucl Phys.</source> (<year>1962</year>) <volume>34</volume>:<fpage>382</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0029-5582(62)90228-6</pub-id></citation></ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kuo</surname> <given-names>TTS</given-names></name> <name><surname>Brown</surname> <given-names>GE</given-names></name></person-group>. <article-title>Reaction matrix elements for the 0<italic>f</italic>-1<italic>p</italic> shell nuclei</article-title>. <source>Nucl Phys A.</source> (<year>1968</year>) <volume>114</volume>:<fpage>241</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0375-9474(68)90353-9</pub-id></citation></ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Brown</surname> <given-names>BA</given-names></name> <name><surname>Wildenthal</surname> <given-names>BH</given-names></name></person-group>. <article-title>Status of the nuclear shell model</article-title>. <source>Annu Rev Nucl Part Sci.</source> (<year>1988</year>) <volume>38</volume>:<fpage>29</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1146/annurev.ns.38.120188.000333</pub-id></citation></ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Poves</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>S&#x000E1;nchez-Solano</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Caurier</surname> <given-names>E</given-names></name> <name><surname>Nowacki</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group>. <article-title>Shell model study of the isobaric chains A &#x0003D; 50, A &#x0003D; 51 and A &#x0003D; 52</article-title>. <source>Nucl Phys A.</source> (<year>2001</year>) <volume>694</volume>:<fpage>157</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0375-9474(01)00967-8</pub-id></citation></ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Brandow</surname> <given-names>BH</given-names></name></person-group>. <article-title>Linked-cluster expansions for the nuclear many-body problem</article-title>. <source>Rev Mod Phys.</source> (<year>1967</year>) <volume>39</volume>:<fpage>771</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/RevModPhys.39.771</pub-id></citation></ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kuo</surname> <given-names>TTS</given-names></name> <name><surname>Lee</surname> <given-names>SY</given-names></name> <name><surname>Ratcliff</surname> <given-names>KF</given-names></name></person-group>. <article-title>A folded-diagram expansion of the model-space effective Hamiltonian</article-title>. <source>Nucl Phys A.</source> (<year>1971</year>) <volume>176</volume>:<fpage>65</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0375-9474(71)90731-7</pub-id></citation></ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Suzuki</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Lee</surname> <given-names>SY</given-names></name></person-group>. <article-title>Convergent theory for effective interaction in nuclei</article-title>. <source>Prog Theor Phys.</source> (<year>1980</year>) <volume>64</volume>:<fpage>2091</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1143/PTP.64.2091</pub-id></citation></ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Suzuki</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Okamoto</surname> <given-names>R</given-names></name></person-group>. <article-title>Effective operators in time-independent approach</article-title>. <source>Prog Theor Phys.</source> (<year>1995</year>) <volume>93</volume>:<fpage>905</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1143/ptp/93.5.905</pub-id></citation></ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lee</surname> <given-names>SY</given-names></name> <name><surname>Suzuki</surname> <given-names>K</given-names></name></person-group>. <article-title>The effective interaction of two nucleons in the <italic>sd</italic> shell</article-title>. <source>Phys Lett B.</source> (<year>1980</year>) <volume>91</volume>:<fpage>173</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0370-2693(80)90423-2</pub-id></citation></ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Mayer</surname> <given-names>MG</given-names></name></person-group>. <article-title>On closed shells in nuclei. II</article-title>. <source>Phys Rev.</source> (<year>1949</year>) <volume>75</volume>:<fpage>1969</fpage>&#x02013;<lpage>70</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRev.75.1969</pub-id></citation></ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Haxel</surname> <given-names>O</given-names></name> <name><surname>Jensen</surname> <given-names>JHD</given-names></name> <name><surname>Suess</surname> <given-names>HE</given-names></name></person-group>. <article-title>On the &#x0201C;magic numbers&#x0201D; in nuclear structure</article-title>. <source>Phys Rev.</source> (<year>1949</year>) <volume>75</volume>:<fpage>1766</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRev.75.1766.2</pub-id></citation></ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Mayer</surname> <given-names>MG</given-names></name> <name><surname>Jensen</surname> <given-names>JHD</given-names></name></person-group>. <source>Elementary Theory of Nuclear Shell Structure</source>. <publisher-loc>New York, NY</publisher-loc>: <publisher-name>John Wiley</publisher-name> (<year>1955</year>).</citation></ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Fukui</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>De Angelis</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Ma</surname> <given-names>YZ</given-names></name> <name><surname>Coraggio</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Gargano</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Itaco</surname> <given-names>N</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>Realistic shell-model calculations for <italic>p</italic>-shell nuclei including contributions of a chiral three-body force</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2018</year>) <volume>98</volume>:<fpage>044305</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.98.044305</pub-id></citation></ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ma</surname> <given-names>YZ</given-names></name> <name><surname>Coraggio</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>De Angelis</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Fukui</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>Gargano</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Itaco</surname> <given-names>N</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>Contribution of chiral three-body forces to the monopole component of the effective shell-model Hamiltonian</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2019</year>) <volume>100</volume>:<fpage>034324</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.100.034324</pub-id></citation></ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Brown</surname> <given-names>BA</given-names></name></person-group>. <article-title>The nuclear shell model towards the drip lines</article-title>. <source>Prog Part Nucl Phys.</source> (<year>2001</year>) <volume>47</volume>:<fpage>517</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0146-6410(01)00159-4</pub-id></citation></ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Alex Brown</surname> <given-names>B</given-names></name></person-group>. <article-title>The nuclear configuration interations method</article-title>. In: <person-group person-group-type="editor"><name><surname>Garc&#x000ED;a-Ramos</surname> <given-names>JE</given-names></name> <name><surname>Andr&#x000E9;s</surname> <given-names>MV</given-names></name> <name><surname>Valera</surname> <given-names>JAL</given-names></name> <name><surname>Moro</surname> <given-names>AM</given-names></name> <name><surname>P&#x000E9;rez-Bernal</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group> editors. <source>Basic Concepts in Nuclear Physics: Theory, Experiments and Applications</source>. RABIDA 2018. <publisher-loc>Cham</publisher-loc>: <publisher-name>Springer International Publishing</publisher-name> (<year>2019</year>). p. <fpage>3</fpage>&#x02013;<lpage>31</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-3-030-22204-8_1</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">31202232</pub-id></citation></ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Otsuka</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>Gade</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Sorlin</surname> <given-names>O</given-names></name> <name><surname>Suzuki</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>Utsuno</surname> <given-names>Y</given-names></name></person-group>. <article-title>Evolution of shell structure in exotic nuclei</article-title>. <source>Rev Mod Phys.</source> (<year>2020</year>) <volume>92</volume>:<fpage>015002</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/RevModPhys.92.015002</pub-id></citation></ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Morris</surname> <given-names>TD</given-names></name> <name><surname>Parzuchowski</surname> <given-names>NM</given-names></name> <name><surname>Bogner</surname> <given-names>SK</given-names></name></person-group>. <article-title>Magnus expansion and in-medium similarity renormalization group</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2015</year>) <volume>92</volume>:<fpage>034331</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.92.034331</pub-id></citation></ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Sun</surname> <given-names>ZH</given-names></name> <name><surname>Morris</surname> <given-names>TD</given-names></name> <name><surname>Hagen</surname> <given-names>G</given-names></name> <name><surname>Jansen</surname> <given-names>GR</given-names></name> <name><surname>Papenbrock</surname> <given-names>T</given-names></name></person-group>. <article-title>Shell-model coupled-cluster method for open-shell nuclei</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2018</year>) <volume>98</volume>:<fpage>054320</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.98.054320</pub-id></citation></ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lisetskiy</surname> <given-names>AF</given-names></name> <name><surname>Barrett</surname> <given-names>BR</given-names></name> <name><surname>Kruse</surname> <given-names>MKG</given-names></name> <name><surname>Navratil</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Stetcu</surname> <given-names>I</given-names></name> <name><surname>Vary</surname> <given-names>JP</given-names></name></person-group>. <article-title><italic>Ab-initio</italic> shell model with a core</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2008</year>) <volume>78</volume>:<fpage>044302</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.78.044302</pub-id></citation></ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lisetskiy</surname> <given-names>AF</given-names></name> <name><surname>Kruse</surname> <given-names>MKG</given-names></name> <name><surname>Barrett</surname> <given-names>BR</given-names></name> <name><surname>Navratil</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Stetcu</surname> <given-names>I</given-names></name> <name><surname>Vary</surname> <given-names>JP</given-names></name></person-group>. <article-title>Effective operators from exact many-body renormalization</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2009</year>) <volume>80</volume>:<fpage>024315</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.80.024315</pub-id></citation></ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Dikmen</surname> <given-names>E</given-names></name> <name><surname>Lisetskiy</surname> <given-names>AF</given-names></name> <name><surname>Barrett</surname> <given-names>BR</given-names></name> <name><surname>Maris</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Shirokov</surname> <given-names>AM</given-names></name> <name><surname>Vary</surname> <given-names>JP</given-names></name></person-group>. <article-title><italic>Ab initio</italic> effective interactions for <italic>sd</italic>-shell valence nucleons</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2015</year>) <volume>91</volume>:<fpage>064301</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.91.064301</pub-id></citation></ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Smirnova</surname> <given-names>NA</given-names></name> <name><surname>Barrett</surname> <given-names>BR</given-names></name> <name><surname>Kim</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Shin</surname> <given-names>IJ</given-names></name> <name><surname>Shirokov</surname> <given-names>AM</given-names></name> <name><surname>Dikmen</surname> <given-names>E</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>Effective interactions in the <italic>sd</italic> shell</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2019</year>) <volume>100</volume>:<fpage>054329</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.100.054329</pub-id></citation></ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Haxton</surname> <given-names>WC</given-names></name> <name><surname>Song</surname> <given-names>CL</given-names></name></person-group>. <article-title>Morphing the ShellModel into an effective theory</article-title>. <source>Phys Rev Lett.</source> (<year>2000</year>) <volume>84</volume>:<fpage>5484</fpage>&#x02013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.84.5484</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">10990975</pub-id></citation></ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>K&#x000FC;mmel</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>L&#x000FC;hrmann</surname> <given-names>KH</given-names></name> <name><surname>Zabolitzky</surname> <given-names>JG</given-names></name></person-group>. <article-title>Many-fermion theory in expS- (or coupled cluster) form</article-title>. <source>Phys Rep.</source> (<year>1978</year>) <volume>36</volume>:<fpage>1</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0370-1573(78)90081-9</pub-id></citation></ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Schucan</surname> <given-names>TH</given-names></name> <name><surname>Weidenm&#x000FC;ller</surname> <given-names>HA</given-names></name></person-group>. <article-title>The effective interaction in nuclei and its perturbation expansion: an algebraic approach</article-title>. <source>Ann Phys.</source> (<year>1972</year>) <volume>73</volume>:<fpage>108</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0003-4916(72)90315-6</pub-id></citation></ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Schucan</surname> <given-names>TH</given-names></name> <name><surname>Weidenm&#x000FC;ller</surname> <given-names>HA</given-names></name></person-group>. <article-title>Perturbation theory for the effective interaction in nuclei</article-title>. <source>Ann Phys.</source> (<year>1973</year>) <volume>76</volume>:<fpage>483</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0003-4916(73)90044-4</pub-id></citation></ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Krenciglowa</surname> <given-names>EM</given-names></name> <name><surname>Kuo</surname> <given-names>TTS</given-names></name></person-group>. <article-title>Convergence of effective Hamiltonian expansion and partial summations of folded diagrams</article-title>. <source>Nucl Phys A.</source> (<year>1974</year>) <volume>235</volume>:<fpage>171</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0375-9474(74)90184-5</pub-id></citation></ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kuo</surname> <given-names>TTS</given-names></name> <name><surname>Krmpoti&#x00107;</surname> <given-names>F</given-names></name> <name><surname>Suzuki</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Okamoto</surname> <given-names>R</given-names></name></person-group>. <article-title>Summation of time-dependent folded diagrams for effective interactions with a non-degenerate model space</article-title>. <source>Nucl Phys A.</source> (<year>1995</year>) <volume>582</volume>:<fpage>205</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0375-9474(94)00456-W</pub-id></citation></ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Coraggio</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Itaco</surname> <given-names>N</given-names></name></person-group>. <article-title>Self-consistent nuclear shell-model calculation starting from a realistic <italic>NN</italic> potential</article-title>. <source>Phys Lett B.</source> (<year>2005</year>) <volume>616</volume>:<fpage>43</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physletb.2005.04.060</pub-id></citation></ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Takayanagi</surname> <given-names>K</given-names></name></person-group>. <article-title>Effective interaction in non-degenerate model space</article-title>. <source>Nucl Phys A.</source> (<year>2011</year>) <volume>852</volume>:<fpage>61</fpage>&#x02013;<lpage>81</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nuclphysa.2011.01.003</pub-id></citation></ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Suzuki</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Okamoto</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Kumagai</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Fujii</surname> <given-names>S</given-names></name></person-group>. <article-title>Graphical method for deriving an effective interaction with a new vertex function</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2011</year>) <volume>83</volume>:<fpage>024304</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.83.024304</pub-id></citation></ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Takayanagi</surname> <given-names>K</given-names></name></person-group>. <article-title>Effective Hamiltonian in the extended Krenciglowa&#x02212;Kuo method</article-title>. <source>Nucl Phys A.</source> (<year>2011</year>) <volume>864</volume>:<fpage>91</fpage>&#x02013;<lpage>112</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nuclphysa.2011.06.025</pub-id></citation></ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bloch</surname> <given-names>C</given-names></name> <name><surname>Horowitz</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>Sur la d&#x000E9;termination des premiers &#x000E9;tats d&#x00027;un syst&#x000E9;me de fermions dans le cas d&#x000E9;g&#x000E9;n&#x000E9;r&#x000E9;</article-title>. <source>Nucl Phys.</source> (<year>1958</year>) <volume>8</volume>:<fpage>91</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0029-5582(58)90136-6</pub-id></citation></ref>
<ref id="B45">
<label>45.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Tsunoda</surname> <given-names>N</given-names></name> <name><surname>Takayanagi</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Hjorth-Jensen</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Otsuka</surname> <given-names>T</given-names></name></person-group>. <article-title>Multi-shell effective interactions</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2014</year>) <volume>89</volume>:<fpage>024313</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.89.024313</pub-id></citation></ref>
<ref id="B46">
<label>46.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Tsunoda</surname> <given-names>N</given-names></name> <name><surname>Otsuka</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>Shimizu</surname> <given-names>N</given-names></name> <name><surname>Hjorth-Jensen</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Takayanagi</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Suzuki</surname> <given-names>T</given-names></name></person-group>. <article-title>Exotic neutron-rich medium-mass nuclei with realistic nuclear forces</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2017</year>) <volume>95</volume>:<fpage>021304</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.95.021304</pub-id></citation></ref>
<ref id="B47">
<label>47.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Sun</surname> <given-names>ZH</given-names></name> <name><surname>Wu</surname> <given-names>Q</given-names></name> <name><surname>Zhao</surname> <given-names>ZH</given-names></name> <name><surname>Hu</surname> <given-names>BS</given-names></name> <name><surname>Dai</surname> <given-names>SJ</given-names></name> <name><surname>Xu</surname> <given-names>FR</given-names></name></person-group>. <article-title>Resonance and continuum Gamow shell model with realistic nuclear forces</article-title>. <source>Phys Lett B.</source> (<year>2017</year>) <volume>769</volume>:<fpage>227</fpage>&#x02013;<lpage>32</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physletb.2017.03.054</pub-id></citation></ref>
<ref id="B48">
<label>48.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ma</surname> <given-names>YZ</given-names></name> <name><surname>Xu</surname> <given-names>FR</given-names></name> <name><surname>Coraggio</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Hu</surname> <given-names>BS</given-names></name> <name><surname>Li</surname> <given-names>JG</given-names></name> <name><surname>Fukui</surname> <given-names>T</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>Chiral three-nucleon force and continuum for dripline nuclei and beyond</article-title>. <source>Phys Lett B.</source> (<year>2020</year>) <volume>802</volume>:<fpage>135257</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physletb.2020.135257</pub-id></citation></ref>
<ref id="B49">
<label>49.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Press</surname> <given-names>WH</given-names></name> <name><surname>Teukolsky</surname> <given-names>SA</given-names></name> <name><surname>Vetterling</surname> <given-names>WT</given-names></name> <name><surname>Flannery</surname> <given-names>BP</given-names></name></person-group>. <source>Fortran Numerical Recipes</source>. Vol. 1. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>1992</year>).</citation></ref>
<ref id="B50">
<label>50.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Shurpin</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Kuo</surname> <given-names>TTS</given-names></name> <name><surname>Strottman</surname> <given-names>D</given-names></name></person-group>. <article-title>Folded diagrams and 1<italic>s</italic>-0<italic>d</italic> effective interactions derived from Reid and Paris nucleon-nucleon potentials</article-title>. <source>Nucl Phys A.</source> (<year>1983</year>) <volume>408</volume>:<fpage>310</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0375-9474(83)90586-9</pub-id></citation></ref>
<ref id="B51">
<label>51.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kuo</surname> <given-names>TTS</given-names></name> <name><surname>Shurpin</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Tam</surname> <given-names>KC</given-names></name> <name><surname>Osnes</surname> <given-names>E</given-names></name> <name><surname>Ellis</surname> <given-names>PJ</given-names></name></person-group>. <article-title>A simple method for evaluating Goldstone diagrams in an angular momentum coupled representation</article-title>. <source>Ann Phys.</source> (<year>1981</year>) <volume>132</volume>:<fpage>237</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0003-4916(81)90068-3</pub-id></citation></ref>
<ref id="B52">
<label>52.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Coraggio</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Covello</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Gargano</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Itaco</surname> <given-names>N</given-names></name> <name><surname>Kuo</surname> <given-names>TTS</given-names></name></person-group>. <article-title>Effective shell-model hamiltonians from realistic nucleon-nucleon potentials within a perturbative approach</article-title>. <source>Ann Phys.</source> (<year>2012</year>) <volume>327</volume>:<fpage>2125</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aop.2012.04.013</pub-id></citation></ref>
<ref id="B53">
<label>53.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Paldus</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Wong</surname> <given-names>HC</given-names></name></person-group>. <article-title>Computer generation of Feynman diagrams for perturbation theory I. General algorithm</article-title>. <source>Comput Phys Commun.</source> (<year>1973</year>) <volume>6</volume>:<fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0010-4655(73)90016-7</pub-id></citation></ref>
<ref id="B54">
<label>54.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Edmonds</surname> <given-names>AR</given-names></name></person-group>. <source>Angular Momentum in Quantum Mechanics</source>. <publisher-loc>Princeton, NJ</publisher-loc>: <publisher-name>Princeton University Press</publisher-name> (<year>1957</year>).</citation></ref>
<ref id="B55">
<label>55.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Johnson</surname> <given-names>CW</given-names></name> <name><surname>Ormand</surname> <given-names>WE</given-names></name> <name><surname>Krastev</surname> <given-names>PG</given-names></name></person-group>. <article-title>Factorization in large-scale many-body calculations</article-title>. <source>Comput Phys Commun.</source> (<year>2013</year>) <volume>184</volume>:<fpage>2761</fpage>&#x02013;<lpage>74</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cpc.2013.07.022</pub-id></citation></ref>
<ref id="B56">
<label>56.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="editor"><name><surname>Hjorth-Jensen</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Lombardo</surname> <given-names>MP</given-names></name> <name><surname>van Kolck</surname> <given-names>U</given-names></name></person-group> editors. <source>Lecture Notes in Physics</source>. <volume>Vol. 936</volume>. <publisher-loc>Berlin</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>2017</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B57">
<label>57.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Polls</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>M&#x000FC;ther</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Faessler</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Kuo</surname> <given-names>TTS</given-names></name> <name><surname>Osnes</surname> <given-names>E</given-names></name></person-group>. <article-title>Three-body forces in <italic>sd</italic>-shell nuclei</article-title>. <source>Nucl Phys A.</source> (<year>1983</year>) <volume>401</volume>:<fpage>124</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0375-9474(83)90340-8</pub-id></citation></ref>
<ref id="B58">
<label>58.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ellis</surname> <given-names>PJ</given-names></name> <name><surname>Osnes</surname> <given-names>E</given-names></name></person-group>. <article-title>An introductory guide to effective operators in nuclei</article-title>. <source>Rev Mod Phys.</source> (<year>1977</year>) <volume>49</volume>:<fpage>777</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/RevModPhys.49.777</pub-id></citation></ref>
<ref id="B59">
<label>59.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Mavromatis</surname> <given-names>HA</given-names></name> <name><surname>Zamick</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Brown</surname> <given-names>GE</given-names></name></person-group>. <article-title>First and second order corrections to the magnetic moments of nuclei using realistic interactions</article-title>. <source>Nucl Phys.</source> (<year>1966</year>) <volume>80</volume>:<fpage>545</fpage>&#x02013;<lpage>64</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0029-5582(66)90063-0</pub-id></citation></ref>
<ref id="B60">
<label>60.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Mavromatis</surname> <given-names>HA</given-names></name> <name><surname>Zamick</surname> <given-names>L</given-names></name></person-group>. <article-title>Magnetic moments of nuclei with closed <italic>j</italic>-<italic>j</italic> shells plus or minus one nucleon</article-title>. <source>Nucl Phys A.</source> (<year>1967</year>) <volume>104</volume>:<fpage>17</fpage>&#x02013;<lpage>34</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0375-9474(67)90754-3</pub-id></citation></ref>
<ref id="B61">
<label>61.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Federman</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Zamick</surname> <given-names>L</given-names></name></person-group>. <article-title>State-dependent effective charge in the 2<italic>p</italic>&#x02212;1<italic>f</italic> shell</article-title>. <source>Phys Rev.</source> (<year>1969</year>) <volume>177</volume>:<fpage>1534</fpage>&#x02013;<lpage>40</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRev.177.1534</pub-id></citation></ref>
<ref id="B62">
<label>62.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Towner</surname> <given-names>IS</given-names></name> <name><surname>Khanna</surname> <given-names>KFC</given-names></name></person-group>. <article-title>Corrections to the single-particle M1 and Gamow&#x02212;Teller matrix elements</article-title>. <source>Nucl Phys A.</source> (<year>1983</year>) <volume>399</volume>:<fpage>334</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0375-9474(83)90252-X</pub-id></citation></ref>
<ref id="B63">
<label>63.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Towner</surname> <given-names>IS</given-names></name></person-group>. <article-title>Quenching of spin matrix elements in nuclei</article-title>. <source>Phys Rep.</source> (<year>1987</year>) <volume>155</volume>:<fpage>263</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0370-1573(87)90138-4</pub-id></citation></ref>
<ref id="B64">
<label>64.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Avignone</surname> <given-names>FT</given-names></name> <name><surname>Elliott</surname> <given-names>SR</given-names></name> <name><surname>Engel</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>Double beta decay, Majorana neutrinos, and neutrino mass</article-title>. <source>Rev Mod Phys.</source> (<year>2008</year>) <volume>80</volume>:<fpage>481</fpage>&#x02013;<lpage>516</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/RevModPhys.80.481</pub-id></citation></ref>
<ref id="B65">
<label>65.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Vergados</surname> <given-names>JD</given-names></name> <name><surname>Ejiri</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>&#x00160;imkovic</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group>. <article-title>Theory of neutrinoless double beta decay</article-title>. <source>Rep Prog Phys.</source> (<year>2012</year>) <volume>75</volume>:<fpage>106301</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0034-4885/75/10/106301</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">22960254</pub-id></citation></ref>
<ref id="B66">
<label>66.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kotila</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Iachello</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group>. <article-title>Phase-space factors for double-&#x003B2; decay</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2012</year>) <volume>85</volume>:<fpage>034316</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.85.034316</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">22401059</pub-id></citation></ref>
<ref id="B67">
<label>67.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Stoica</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Mirea</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>New calculations for phase space factors involved in double-&#x003B2; decay</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2013</year>) <volume>88</volume>:<fpage>037303</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.88.037303</pub-id></citation></ref>
<ref id="B68">
<label>68.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Barea</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Iachello</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group>. <article-title>Neutrinoless double-&#x003B2; decay in the microscopic interacting boson model</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2009</year>) <volume>79</volume>:<fpage>044301</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.79.044301</pub-id></citation></ref>
<ref id="B69">
<label>69.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Barea</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Kotila</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Iachello</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group>. <article-title>Limits on neutrino masses from neutrinoless double-&#x003B2; decay</article-title>. <source>Phys Rev Lett.</source> (<year>2012</year>) <volume>109</volume>:<fpage>042501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.109.042501</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">23006080</pub-id></citation></ref>
<ref id="B70">
<label>70.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Barea</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Kotila</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Iachello</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group>. <article-title>Nuclear matrix elements for double-&#x003B2; decay</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2013</year>) <volume>87</volume>:<fpage>014315</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.87.014315</pub-id></citation></ref>
<ref id="B71">
<label>71.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>&#x00160;imkovic</surname> <given-names>F</given-names></name> <name><surname>Faessler</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Rodin</surname> <given-names>V</given-names></name> <name><surname>Vogel</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Engel</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>Anatomy of the 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> nuclear matrix elements</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2008</year>) <volume>77</volume>:<fpage>045503</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.77.045503</pub-id></citation></ref>
<ref id="B72">
<label>72.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>&#x00160;imkovic</surname> <given-names>F</given-names></name> <name><surname>Faessler</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>M&#x000FC;ther</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Rodin</surname> <given-names>V</given-names></name> <name><surname>Stauf</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic>-decay nuclear matrix elements with self-consistent short-range correlations</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2009</year>) <volume>79</volume>:<fpage>055501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.79.055501</pub-id></citation></ref>
<ref id="B73">
<label>73.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Fang</surname> <given-names>DL</given-names></name> <name><surname>Faessler</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Rodin</surname> <given-names>V</given-names></name> <name><surname>&#x00160;imkovic</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group>. <article-title>Neutrinoless double-&#x003B2; decay of deformed nuclei within quasiparticle random-phase approximation with a realistic interaction</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2011</year>) <volume>83</volume>:<fpage>034320</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.83.034320</pub-id></citation></ref>
<ref id="B74">
<label>74.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Faessler</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Rodin</surname> <given-names>V</given-names></name> <name><surname>Simkovic</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group>. <article-title>Nuclear matrix elements for neutrinoless double-beta decay and double-electron capture</article-title>. <source>J Phys G.</source> (<year>2012</year>) <volume>39</volume>:<fpage>124006</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0954-3899/39/12/124006</pub-id></citation></ref>
<ref id="B75">
<label>75.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Rodr&#x000ED;guez</surname> <given-names>TR</given-names></name> <name><surname>Mart&#x000ED;nez-Pinedo</surname> <given-names>G</given-names></name></person-group>. <article-title>Energy density functional study of nuclear matrix elements for neutrinoless &#x003B2;&#x003B2; decay</article-title>. <source>Phys Rev Lett.</source> (<year>2010</year>) <volume>105</volume>:<fpage>252503</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.105.252503</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">21231584</pub-id></citation></ref>
<ref id="B76">
<label>76.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Song</surname> <given-names>LS</given-names></name> <name><surname>Yao</surname> <given-names>JM</given-names></name> <name><surname>Ring</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Meng</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>Relativistic description of nuclear matrix elements in neutrinoless double-&#x003B2; decay</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2014</year>) <volume>90</volume>:<fpage>054309</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.90.054309</pub-id></citation></ref>
<ref id="B77">
<label>77.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Yao</surname> <given-names>JM</given-names></name> <name><surname>Song</surname> <given-names>LS</given-names></name> <name><surname>Hagino</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Ring</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Meng</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>Systematic study of nuclear matrix elements in neutrinoless double-&#x003B2; decay with a beyond-mean-field covariant density functional theory</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2015</year>) <volume>91</volume>:<fpage>024316</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.91.024316</pub-id></citation></ref>
<ref id="B78">
<label>78.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Song</surname> <given-names>LS</given-names></name> <name><surname>Yao</surname> <given-names>JM</given-names></name> <name><surname>Ring</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Meng</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>Nuclear matrix element of neutrinoless double-&#x003B2; decay: relativity and short-range correlations</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2017</year>) <volume>95</volume>:<fpage>024305</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.95.024305</pub-id></citation></ref>
<ref id="B79">
<label>79.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Jiao</surname> <given-names>CF</given-names></name> <name><surname>Engel</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Holt</surname> <given-names>JD</given-names></name></person-group>. <article-title>Neutrinoless double-&#x003B2; decay matrix elements in large shell-model spaces with the generator-coordinate method</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2017</year>) <volume>96</volume>:<fpage>054310</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.96.054310</pub-id></citation></ref>
<ref id="B80">
<label>80.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Yao</surname> <given-names>JM</given-names></name> <name><surname>Engel</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Wang</surname> <given-names>LJ</given-names></name> <name><surname>Jiao</surname> <given-names>CF</given-names></name> <name><surname>Hergert</surname> <given-names>H</given-names></name></person-group>. <article-title>Generator-coordinate reference states for spectra and 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> decay in the in-medium similarity renormalization group</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2018</year>) <volume>98</volume>:<fpage>054311</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.98.054311</pub-id></citation></ref>
<ref id="B81">
<label>81.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Jiao</surname> <given-names>CF</given-names></name> <name><surname>Horoi</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Neacsu</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>Neutrinoless double-&#x003B2; decay of <sup>124</sup>Sn, <sup>130</sup>Te, and <sup>136</sup>Xe in the Hamiltonian-based generator-coordinate method</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2018</year>) <volume>98</volume>:<fpage>064324</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.98.064324</pub-id></citation></ref>
<ref id="B82">
<label>82.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Jiao</surname> <given-names>C</given-names></name> <name><surname>Johnson</surname> <given-names>CW</given-names></name></person-group>. <article-title>Union of rotational and vibrational modes in generator-coordinate-type calculations, with application to neutrinoless double-&#x003B2; decay</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2019</year>) <volume>100</volume>:<fpage>031303</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.100.031303</pub-id></citation></ref>
<ref id="B83">
<label>83.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Men&#x000E9;ndez</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Poves</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Caurier</surname> <given-names>E</given-names></name> <name><surname>Nowacki</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group>. <article-title>Occupancies of individual orbits, and the nuclear matrix element of the <sup>76</sup>Ge neutrinoless &#x003B2;&#x003B2; decay</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2009</year>) <volume>80</volume>:<fpage>048501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.80.048501</pub-id></citation></ref>
<ref id="B84">
<label>84.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Men&#x000E9;ndez</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Poves</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Caurier</surname> <given-names>E</given-names></name> <name><surname>Nowacki</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group>. <article-title>Disassembling the nuclear matrix elements of the neutrinoless &#x003B2;&#x003B2; decay</article-title>. <source>Nucl Phys A.</source> (<year>2009</year>) <volume>818</volume>:<fpage>139</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nuclphysa.2008.12.005</pub-id></citation></ref>
<ref id="B85">
<label>85.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Horoi</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Brown</surname> <given-names>BA</given-names></name></person-group>. <article-title>Shell-model analysis of the <sup>136</sup>Xe double beta decay nuclear matrix elements</article-title>. <source>Phys Rev Lett.</source> (<year>2013</year>) <volume>110</volume>:<fpage>222502</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.110.222502</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">23767716</pub-id></citation></ref>
<ref id="B86">
<label>86.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Neacsu</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Horoi</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Shell model studies of the <sup>130</sup>Te neutrinoless double-&#x003B2; decay</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2015</year>) <volume>91</volume>:<fpage>024309</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.91.024309</pub-id></citation></ref>
<ref id="B87">
<label>87.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Brown</surname> <given-names>BA</given-names></name> <name><surname>Fang</surname> <given-names>DL</given-names></name> <name><surname>Horoi</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Evaluation of the theoretical nuclear matrix elements for &#x003B2;&#x003B2; decay of <sup>76</sup>Ge</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2015</year>) <volume>92</volume>:<fpage>041301</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.92.041301</pub-id></citation></ref>
<ref id="B88">
<label>88.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Engel</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Men&#x000E9;ndez</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>Status and future of nuclear matrix elements for neutrinoless double-beta decay: a review</article-title>. <source>Rep Prog Phys.</source> (<year>2017</year>) <volume>80</volume>:<fpage>046301</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6633/aa5bc5</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">28140335</pub-id></citation></ref>
<ref id="B89">
<label>89.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Coraggio</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Gargano</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Itaco</surname> <given-names>N</given-names></name> <name><surname>Mancino</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Nowacki</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group>. <article-title>Calculation of the neutrinoless double-&#x003B2; decay matrix element within the realistic shell model</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2020</year>) <volume>101</volume>:<fpage>044315</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.101.044315</pub-id></citation></ref>
<ref id="B90">
<label>90.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Machleidt</surname> <given-names>R</given-names></name></person-group>. <article-title>High-precision, charge-dependent Bonn nucleon-nucleon potential</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2001</year>) <volume>63</volume>:<fpage>024001</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.63.024001</pub-id></citation></ref>
<ref id="B91">
<label>91.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Song</surname> <given-names>HQ</given-names></name> <name><surname>Wu</surname> <given-names>HF</given-names></name> <name><surname>Kuo</surname> <given-names>TTS</given-names></name></person-group>. <article-title>Effect of nuclear core polarization on neutrinoless double beta decay of <sup>48</sup>Ca</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>1989</year>) <volume>40</volume>:<fpage>2260</fpage>&#x02013;<lpage>4</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.40.2260</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">9966224</pub-id></citation></ref>
<ref id="B92">
<label>92.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Staudt</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Kuo</surname> <given-names>TTS</given-names></name> <name><surname>Klapdor-Kleingrothaus</surname> <given-names>HV</given-names></name></person-group>. <article-title>&#x003B2;&#x003B2; decay of <sup>128</sup>Te, <sup>130</sup>Te, and <sup>76</sup>Ge with renormalized effective interactions derived from Paris and Bonn potentials</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>1992</year>) <volume>46</volume>:<fpage>871</fpage>&#x02013;<lpage>83</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.46.871</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">9968193</pub-id></citation></ref>
<ref id="B93">
<label>93.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Holt</surname> <given-names>JD</given-names></name> <name><surname>Engel</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>Effective double-&#x003B2;-decay operator for <sup>76</sup>Ge and <sup>82</sup>Se</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2013</year>) <volume>87</volume>:<fpage>064315</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.87.064315</pub-id></citation></ref>
<ref id="B94">
<label>94.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Alfonso</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Artusa</surname> <given-names>DR</given-names></name> <name><surname>Avignone</surname> <given-names>FT</given-names></name> <name><surname>Azzolini</surname> <given-names>O</given-names></name> <name><surname>Balata</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Banks</surname> <given-names>TI</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>Search for neutrinoless double-beta decay of <sup>130</sup>Te with CUORE &#x02212; 0</article-title>. <source>Phys Rev Lett.</source> (<year>2015</year>) <volume>115</volume>:<fpage>102502</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.115.102502</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">26382673</pub-id></citation></ref>
<ref id="B95">
<label>95.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Auger</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Auty</surname> <given-names>DJ</given-names></name> <name><surname>Barbeau</surname> <given-names>PS</given-names></name> <name><surname>Beauchamp</surname> <given-names>E</given-names></name> <name><surname>Belov</surname> <given-names>V</given-names></name> <name><surname>Benitez-Medina</surname> <given-names>C</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>Search for neutrinoless double-beta decay in <sup>136</sup>Xe with EXO &#x02212; 200</article-title>. <source>Phys Rev Lett.</source> (<year>2012</year>) <volume>109</volume>:<fpage>032505</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.109.032505</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">22861843</pub-id></citation></ref>
<ref id="B96">
<label>96.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Gando</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Gando</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Hachiya</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>Hayashi</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Hayashida</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Ikeda</surname> <given-names>H</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>Search for Majorana neutrinos near the inverted mass hierarchy region with KamLAND&#x02212;Zen</article-title>. <source>Phys Rev Lett.</source> (<year>2016</year>) <volume>117</volume>:<fpage>082503</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.117.082503</pub-id></citation></ref>
<ref id="B97">
<label>97.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bogner</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Kuo</surname> <given-names>TTS</given-names></name> <name><surname>Coraggio</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Covello</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Itaco</surname> <given-names>N</given-names></name></person-group>. <article-title>Low momentum nucleon-nucleon potential and shell model effective interactions</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2002</year>) <volume>65</volume>:<fpage>051301(R)</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.65.051301</pub-id></citation></ref>
<ref id="B98">
<label>98.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Coraggio</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Covello</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Gargano</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Itaco</surname> <given-names>N</given-names></name> <name><surname>Kuo</surname> <given-names>TTS</given-names></name></person-group>. <article-title>Shell-model study of quadrupole collectivity in light tin isotopes</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2015</year>) <volume>91</volume>:<fpage>041301</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.91.041301</pub-id></citation></ref>
<ref id="B99">
<label>99.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Coraggio</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Gargano</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Itaco</surname> <given-names>N</given-names></name></person-group>. <article-title>Role of three-nucleon forces in neutron-rich nuclei beyond <sup>132</sup>Sn</article-title>. <source>JPS Conf Proc.</source> (<year>2015</year>) <volume>6</volume>:<fpage>020046</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.7566/JPSCP.6.020046</pub-id></citation></ref>
<ref id="B100">
<label>100.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Coraggio</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Gargano</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Itaco</surname> <given-names>N</given-names></name></person-group>. <article-title>Double-step truncation procedure for large-scale shell-model calculations</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2016</year>) <volume>93</volume>:<fpage>064328</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.93.064328</pub-id></citation></ref>
<ref id="B101">
<label>101.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Coraggio</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>De Angelis</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Fukui</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>Gargano</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Itaco</surname> <given-names>N</given-names></name></person-group>. <article-title>Calculation of Gamow&#x02212;Teller and two-neutrino double-&#x003B2; decay properties for <sup>130</sup>Te and <sup>136</sup>Xe with a realistic nucleon-nucleon potential</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2017</year>) <volume>95</volume>:<fpage>064324</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.95.064324</pub-id></citation></ref>
<ref id="B102">
<label>102.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Coraggio</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>De Angelis</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Fukui</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>Gargano</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Itaco</surname> <given-names>N</given-names></name> <name><surname>Nowacki</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group>. <article-title>Renormalization of the Gamow &#x02212; Teller operator within the realistic shell model</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2019</year>) <volume>100</volume>:<fpage>014316</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.100.014316</pub-id></citation></ref>
<ref id="B103">
<label>103.</label>
<citation citation-type="other"><article-title>Data extracted using the NNDC On-line Data Service from the ENSDF database, file revised as of April 3, 2020 (2020)</article-title>.</citation>
</ref>
<ref id="B104">
<label>104.</label>
<citation citation-type="other"><article-title>Data extracted using the NNDC On-line Data Service from the XUNDL database, file revised as of April 6, 2020 (2020)</article-title>.</citation>
</ref>
<ref id="B105">
<label>105.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Goodman</surname> <given-names>CD</given-names></name> <name><surname>Goulding</surname> <given-names>CA</given-names></name> <name><surname>Greenfield</surname> <given-names>MB</given-names></name> <name><surname>Rapaport</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Bainum</surname> <given-names>DE</given-names></name> <name><surname>Foster</surname> <given-names>CC</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>Gamow &#x02212; Teller matrix elements from 0&#x000B0; (<italic>p, n</italic>) cross sections</article-title>. <source>Phys Rev Lett.</source> (<year>1980</year>) <volume>44</volume>:<fpage>1755</fpage>&#x02013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.44.1755</pub-id></citation></ref>
<ref id="B106">
<label>106.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Taddeucci</surname> <given-names>TN</given-names></name> <name><surname>Goulding</surname> <given-names>CA</given-names></name> <name><surname>Carey</surname> <given-names>TA</given-names></name> <name><surname>Byrd</surname> <given-names>RC</given-names></name> <name><surname>Goodman</surname> <given-names>CD</given-names></name> <name><surname>Gaarde</surname> <given-names>C</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>The (<italic>p, n</italic>) reaction as a probe of beta decay strength</article-title>. <source>Nucl Phys A.</source> (<year>1987</year>) <volume>469</volume>:<fpage>125</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0375-9474(87)90089-3</pub-id></citation></ref>
<ref id="B107">
<label>107.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Puppe</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Lennarz</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Adachi</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>Akimune</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Ejiri</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Frekers</surname> <given-names>D</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>High resolution (<sup>3</sup>He,<italic>t</italic>) experiment on the double-&#x003B2; decaying nuclei <sup>128</sup>Te and <sup>130</sup>Te</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2012</year>) <volume>86</volume>:<fpage>044603</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.86.044603</pub-id></citation></ref>
<ref id="B108">
<label>108.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Frekers</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Puppe</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Thies</surname> <given-names>JH</given-names></name> <name><surname>Ejiri</surname> <given-names>H</given-names></name></person-group>. <article-title>Gamow &#x02212; Teller strength extraction from (<sup>3</sup>He,<italic>t</italic>) reactions</article-title>. <source>Nucl Phys A.</source> (<year>2013</year>) <volume>916</volume>:<fpage>219</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nuclphysa.2013.08.006</pub-id></citation></ref>
<ref id="B109">
<label>109.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Barabash</surname> <given-names>AS</given-names></name></person-group>. <article-title>Average and recommended half-life values for two-neutrino double beta decay</article-title>. <source>Nucl Phys A.</source> (<year>2015</year>) <volume>935</volume>:<fpage>52</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nuclphysa.2015.01.001</pub-id></citation></ref>
<ref id="B110">
<label>110.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Caurier</surname> <given-names>E</given-names></name> <name><surname>Nowacki</surname> <given-names>F</given-names></name> <name><surname>Poves</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>Shell model description of the &#x003B2;&#x003B2; decay of <sup>136</sup>Xe</article-title>. <source>Phys Lett B.</source> (<year>2012</year>) <volume>711</volume>:<fpage>62</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physletb.2012.03.076</pub-id></citation></ref>
<ref id="B111">
<label>111.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Haxton</surname> <given-names>WC</given-names></name> <name><surname>Stephenson</surname> <given-names>GJ</given-names> <suffix>Jr</suffix></name></person-group>. <article-title>Double beta decay</article-title>. <source>Prog Part Nucl Phys.</source> (<year>1984</year>) <volume>12</volume>:<fpage>409</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0146-6410(84)90006-1</pub-id></citation></ref>
<ref id="B112">
<label>112.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Tomoda</surname> <given-names>T</given-names></name></person-group>. <article-title>Double beta decay</article-title>. <source>Rep Prog Phys.</source> (<year>1991</year>) <volume>54</volume>:<fpage>53</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0034-4885/54/1/002</pub-id></citation></ref>
<ref id="B113">
<label>113.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Park</surname> <given-names>TS</given-names></name> <name><surname>Min</surname> <given-names>DP</given-names></name> <name><surname>Rho</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Chiral dynamics and heavy-fermion formalism in nuclei: exchange axial currents</article-title>. <source>Phys Rep.</source> (<year>1993</year>) <volume>233</volume>:<fpage>341</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0370-1573(93)90099-Y</pub-id></citation></ref>
<ref id="B114">
<label>114.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Pastore</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Girlanda</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Schiavilla</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Viviani</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Wiringa</surname> <given-names>RB</given-names></name></person-group>. <article-title>Electromagnetic currents and magnetic moments in chiral effective field theory (&#x003C7;EFT)</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2009</year>) <volume>80</volume>:<fpage>034004</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.80.034004</pub-id></citation></ref>
<ref id="B115">
<label>115.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Piarulli</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Girlanda</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Marcucci</surname> <given-names>LE</given-names></name> <name><surname>Pastore</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Schiavilla</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Viviani</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Electromagnetic structure of A &#x0003D; 2 and 3 nuclei in chiral effective field theory</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2013</year>) <volume>87</volume>:<fpage>014006</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.87.014006</pub-id></citation></ref>
<ref id="B116">
<label>116.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Pastore</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Carlson</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Cirigliano</surname> <given-names>V</given-names></name> <name><surname>Dekens</surname> <given-names>W</given-names></name> <name><surname>Mereghetti</surname> <given-names>E</given-names></name> <name><surname>Wiringa</surname> <given-names>RB</given-names></name></person-group>. <article-title>Neutrinoless double-&#x003B2; decay matrix elements in light nuclei</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2018</year>) <volume>97</volume>:<fpage>014606</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.97.014606</pub-id></citation></ref>
<ref id="B117">
<label>117.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Coraggio</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Itaco</surname> <given-names>N</given-names></name> <name><surname>Mancino</surname> <given-names>R</given-names></name></person-group>. <article-title>Short-range correlations for neutrinoless double-beta decay and low-momentum NN potentials</article-title>. <source>arXiv.</source> (<year>2019</year>) 191004146[nucl-th].</citation></ref>
<ref id="B118">
<label>118.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Tanabashi</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Hagiwara</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Hikasa</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Nakamura</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Sumino</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Takahashi</surname> <given-names>F</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>Review of Particle Physics</article-title>. <source>Phys Rev D.</source> (<year>2018</year>) <volume>98</volume>:<fpage>030001</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevD.98.030001</pub-id></citation></ref>
<ref id="B119">
<label>119.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Suhonen</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>Impact of the quenching of <italic>g</italic><sub>A</sub> on the sensitivity of 0&#x003BD;<italic>&#x003B2;&#x003B2;</italic> experiments</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2017</year>) <volume>96</volume>:<fpage>055501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.96.055501</pub-id></citation></ref>
<ref id="B120">
<label>120.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Suhonen</surname> <given-names>JT</given-names></name></person-group>. <article-title>Value of the axial-vector coupling strength in &#x003B2; and &#x003B2;&#x003B2; decays: a review</article-title>. <source>Front Phys.</source> (<year>2017</year>) <volume>5</volume>:<fpage>55</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2017.00055</pub-id></citation></ref>
<ref id="B121">
<label>121.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Coraggio</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Covello</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Gargano</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Itaco</surname> <given-names>N</given-names></name> <name><surname>Kuo</surname> <given-names>TTS</given-names></name></person-group>. <article-title>Shell-model study of the N &#x0003D; 82 isotonic chain with a realistic effective Hamiltonian</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2009</year>) <volume>80</volume>:<fpage>044320</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.80.044320</pub-id></citation></ref>
<ref id="B122">
<label>122.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Coraggio</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>De Angelis</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Fukui</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>Gargano</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Itaco</surname> <given-names>N</given-names></name></person-group>. <article-title>Two-neutrino double-beta decay within the realistic shell model</article-title>. <source>J Phys Conf Ser.</source> (<year>2018</year>) <volume>1056</volume>:<fpage>012012</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1742-6596/1056/1/012012</pub-id></citation></ref>
<ref id="B123">
<label>123.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Baker</surname> <given-names>GA</given-names></name> <name><surname>Gammel</surname> <given-names>JL</given-names></name></person-group>. <source>The Pad&#x000E9; Approximant in Theoretical Physics. Vol. 71 of Mathematics in Science and Engineering</source>. <publisher-loc>New York, NY</publisher-loc>: <publisher-name>Academic Press</publisher-name> (<year>1970</year>).</citation></ref>
<ref id="B124">
<label>124.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Coraggio</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Covello</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Gargano</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Itaco</surname> <given-names>N</given-names></name></person-group>. <article-title>Shell-model calculations for neutron-rich carbon isotopes with a chiral nucleon-nucleon potential</article-title>. <source>Phys Rev C.</source> (<year>2010</year>) <volume>81</volume>:<fpage>064303</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.81.064303</pub-id></citation></ref>
</ref-list> 
</back>
</article>