<?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="research-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.2020.00331</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Unorthodox Dimensional Interpolations for He, Li, Be Atoms and Hydrogen Molecule</article-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Ghosh</surname> <given-names>Kumar J. B.</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/999848/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Kais</surname> <given-names>Sabre</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/96584/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name><surname>Herschbach</surname> <given-names>Dudley R.</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2"><sup>2</sup></xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001"><sup>&#x0002A;</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/853638/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1"><sup>1</sup><institution>Department of Chemistry and Physics, Purdue University</institution>, <addr-line>West Lafayette, IN</addr-line>, <country>United States</country></aff>
<aff id="aff2"><sup>2</sup><institution>Department of Chemistry and Chemical Biology, Harvard University Cambridge</institution>, <addr-line>Cambridge, MA</addr-line>, <country>United States</country></aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by"><p>Edited by: Bretislav Friedrich, Fritz-Haber-Institut, Germany</p></fn>
<fn fn-type="edited-by"><p>Reviewed by: John Stuart Briggs, University of Freiburg, Germany; David A. Mazziotti, University of Chicago, United States</p></fn>
<corresp id="c001">&#x0002A;Correspondence: Dudley R. Herschbach <email>dherschbach&#x00040;gmail.com</email></corresp>
<fn fn-type="other" id="fn001"><p>This article was submitted to Physical Chemistry and Chemical Physics, a section of the journal Frontiers in Physics</p></fn></author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>27</day>
<month>08</month>
<year>2020</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2020</year>
</pub-date>
<volume>8</volume>
<elocation-id>331</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>08</day>
<month>06</month>
<year>2020</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>16</day>
<month>07</month>
<year>2020</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#x000A9; 2020 Ghosh, Kais and Herschbach.</copyright-statement>
<copyright-year>2020</copyright-year>
<copyright-holder>Ghosh, Kais and Herschbach</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>We present a simple interpolation formula using dimensional limits <italic>D</italic> &#x0003D; 1 and <italic>D</italic> &#x0003D; &#x0221E; to obtain the <italic>D</italic> &#x0003D; 3 ground-state energies of atoms and molecules. For atoms, these limits are linked by first-order perturbation terms of electron-electron interactions. This unorthodox approach is illustrated by ground-states for two, three, and four electron atoms, with modest effort to obtain fairly accurate results. Also, we treat the ground-state of H<sub>2</sub> over a wide range of the internuclear distance R, and compares well with the standard exact results from the Full Configuration Interaction method. Similar dimensional interpolations may be useful for complex many-body systems.</p></abstract>
<kwd-group>
<kwd>dimensional interpolation</kwd>
<kwd>dimensional scaling</kwd>
<kwd>large-d limit</kwd>
<kwd>one-dimension</kwd>
<kwd>hydrogen molecule</kwd>
<kwd>ground state energy and ground state binding energy</kwd>
</kwd-group>
<counts>
<fig-count count="1"/>
<table-count count="0"/>
<equation-count count="120"/>
<ref-count count="56"/>
<page-count count="10"/>
<word-count count="5790"/>
</counts>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec sec-type="intro" id="s1">
<title>1. Introduction</title>
<p>Dimensional scaling, as applied to chemical physics, offers promising computational strategies and heuristic perspectives to study electronic structures and obtain energies of atoms, molecules, and extended systems [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>]. Taking a spatial dimension other than <italic>D</italic> &#x0003D; 3 can make a problem much simpler and then use perturbation theory or other techniques to obtain an approximate result for <italic>D</italic> &#x0003D; 3. Years ago, a D-scaling technique used with quantum chromodynamics [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>] was prompted for helium [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>]. The approach began with the <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E; limit and added terms in powers of &#x003B4; &#x0003D; 1/<italic>D</italic>. It was arduous and asymptotic but by summation techniques attained very high accuracy for <italic>D</italic> &#x0003D; 3 [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]. Other dimensional scaling approaches were extended to N-electron atoms [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>], renormalization with 1/<italic>Z</italic> expansions [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>], random walks [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>], interpolation of hard sphere virial coefficients [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>], resonance states [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>], and dynamics of many-body systems in external fields [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>].</p>
<p>Recently, a simple analytical interpolation formula emerged using both the <italic>D</italic> &#x0003D; 1 and <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E; limits for helium [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]. It makes use of only the dimensional dependence of a hydrogen atom, together with the exactly known first-order perturbation terms with &#x003BB; &#x0003D; 1/<italic>Z</italic> for the dimensional limits of the electron-electron &#x02329;1/<italic>r</italic><sub>12</sub>&#x0232A; interaction. In the <italic>D</italic> &#x0003D; 1 limit, the Coulombic potentials are replaced by delta functions in appropriately scaled coordinates [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]. In the <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E; limit, the electrons assume positions fixed relative to another and to the nucleus, with wave functions replaced by delta functions [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. Then at <italic>D</italic> &#x0003D; 3, the ground state energy of helium &#x003F5;<sub>3</sub> can be obtained by linking &#x003F5;<sub>1</sub> and &#x003F5;<sub>&#x0221E;</sub> together with the first-order perturbation coefficients <inline-formula><mml:math id="M1"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M2"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> of the 1/<italic>Z</italic> expansion. The first-order terms actually provide much of the dimension dependence. This article exhibits the applicability of an unorthodox formula, a blend of dimensions with first-order perturbations, to more complex many-body systems.</p>
<p>We outline the following sections: in section 2 the interpolation formula; in section 3 treat helium; in section 4 lithium; in section 5 beryllium; in section 6 hydrogen molecule. Each atom section 3&#x02013;5 has four subsections: A for <italic>D</italic> &#x0003D; 1; B for <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E;; C for <inline-formula><mml:math id="M3"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, the first-order perturbation terms; D for &#x003F5;<sub>3</sub>, the ground-state energy at <italic>D</italic> &#x0003D; 3 is obtained from the interpolation formula. For the hydrogen molecule section 6, the subsections deal how the internuclear distance <italic>R</italic> varies in the <italic>D</italic> &#x0003D; 1 and <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E; dimensions and mesh into <italic>D</italic> &#x0003D; 3. Finally, in section 7 we comment on prospects for blending dimensional limits to serve other many-body problems.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2. Dimensional Interpolation</title>
<p>For dimensional scaling of atoms and molecules the energy erupts to infinity as <italic>D</italic> &#x02192; 1 and vanishes as <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E;. Hence, we adopt scaled units (with hartree atomic units) whereby <inline-formula><mml:math id="M4"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M5"><mml:mi>&#x003B2;</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:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, so the reduced energy &#x003F5;<sub><italic>D</italic></sub> remains finite in both limits. When expressed in a 1/<italic>Z</italic> perturbation expansion, the reduced energy is given by</p>
<disp-formula id="E1"><label>(1)</label><mml:math id="M6"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with &#x003BB; &#x0003D; 1/<italic>Z</italic>, where <italic>Z</italic> is the total nuclear charge of the corresponding atom. The first-order perturbation coefficient is (1, 6):</p>
<disp-formula id="E2"><label>(2)</label><mml:math id="M7"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</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:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</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:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</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:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>It represents the expectation value, <inline-formula><mml:math id="M8"><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, of the electron-electron repulsion evaluated with the zeroth-order hydrogenic wave function, exp(&#x02212;<italic>r</italic><sub>1</sub> &#x02212; <italic>r</italic><sub>2</sub>). Accordingly, <inline-formula><mml:math id="M9"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is universal. For <italic>D</italic> &#x0003D; 1, 3, &#x0221E; the corresponding term <inline-formula><mml:math id="M10"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, respectively.</p>
<p>Our interpolation for atoms, developed in [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>], weights the dimensional limits by &#x003B4; &#x0003D; 1/<italic>D</italic>, providing &#x003B4;&#x003F5;<sub>1</sub> and (1 &#x02212; &#x003B4;)&#x003F5;<sub>&#x0221E;</sub> in a simple analytic formula</p>
<disp-formula id="E3"><label>(3)</label><mml:math id="M11"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></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:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</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:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>We aim to illustrate the interpolation formula more fully, presenting results with modest calculations having respectable accuracy for two, three, and four electrons.</p>
<p>For the hydrogen molecule, a different scaling scheme will be used and illustrated. The rescaling of the internuclear distance <italic>R</italic>&#x02192;<italic>R</italic>&#x02032; is given by:</p>
<disp-formula id="E4"><label>(4)</label><mml:math id="M12"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>&#x000A0;for&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>&#x000A0;for&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>An approximation for <italic>D</italic> &#x0003D; 3 (where <italic>R</italic> &#x0003D; <italic>R</italic>&#x02032;) emerges:</p>
<disp-formula id="E5"><label>(5)</label><mml:math id="M13"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</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:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></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>on interpolating linearly between the dimensional limits, developed by Loeser in [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]; especially see the paragraphs around Equations (23) and (24) of [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>] for more details.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3. Two-Electrons: Helium</title>
<p>The formula worked very well for <italic>D</italic> &#x0003D; 3, helium with &#x003BB; &#x0003D; 1/2:</p>
<disp-formula id="E6"><label>(6)</label><mml:math id="M14"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</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>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><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:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The input ingredients are exact limit energies: &#x003F5;<sub>1</sub> &#x0003D; &#x02212;0.788843 from Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]; &#x003F5;<sub>&#x0221E;</sub> &#x0003D; &#x02212;0.684442 from [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>]; and the three first-order perturbation terms <inline-formula><mml:math id="M15"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> displayed in Equation (2). The interpolation delivered &#x003F5;<sub>3</sub> &#x0003D; &#x02212;0.725780, a result very close to the exact ground-state energy &#x02212;0.725931 [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>]. The interpolation accuracy of 2 millihartrees is better than current density functional theory.</p>
<sec>
<title>3.1. One-Dimension: D = 1</title>
<p>We will calculate the ground-state energy of the Hamiltonian operator using the variational principle. It is less accurate than [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>], but much easier to deal with two and more electrons [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>]. The Hamiltonian with electrons in delta functions is:</p>
<disp-formula id="E7"><label>(7)</label><mml:math id="M16"><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: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:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><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:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</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>with &#x003BB; &#x0003D; 1/<italic>Z</italic>. The electronic wave function is as follows:</p>
<disp-formula id="E8"><label>(8)</label><mml:math id="M17"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</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:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</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:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>where the normalized wave functions &#x003C7;<sub>1</sub> and &#x003C7;<sub>2</sub> are defined as:</p>
<disp-formula id="E9"><label>(9)</label><mml:math id="M18"><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:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></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:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and</p>
<disp-formula id="E10"><label>(10)</label><mml:math id="M19"><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:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></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:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>We optimize the parameter &#x003BE;, defined in (9, 10), and calculate the minimum value of the operator <italic>E</italic><sub>&#x003D5;</sub>(&#x003BE;) defined as:</p>
<disp-formula id="E11"><label>(11)</label><mml:math id="M20"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='right'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>We divide the above Hamiltonian into three parts, where</p>
<disp-formula id="E12"><label>(12)</label><mml:math id="M21"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</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>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</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:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><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:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>is the kinetic energy of the two electrons,</p>
<disp-formula id="E13"><label>(13)</label><mml:math id="M22"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</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>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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 stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>is the potential energy of the two electrons due to nuclear attraction, and</p>
<disp-formula id="E14"><label>(14)</label><mml:math id="M23"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</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 stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>is the interaction energy for electron-electron repulsion in the system.</p>
<p>We minimize the Hamiltonian operator <italic>E</italic><sub>&#x003D5;</sub>(&#x003BE;) with respect to &#x003BE;, with</p>
<disp-formula id="E15"><label>(15)</label><mml:math id="M24"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>such that</p>
<disp-formula id="E16"><label>(16)</label><mml:math id="M25"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and obtain &#x003BE;<sub>0</sub> &#x0003D; 0.875, which put into Equation (15) gives the ground-state energy, &#x003F5;<sub>1</sub> &#x0003D; &#x02212;0.765625. This result is found in [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>], but it is approximated by 2.9% since noted the exact value is &#x003F5;<sub>1</sub> &#x0003D; &#x02212;0.788843.</p>
</sec>
<sec>
<title>3.2. Infinite-Dimension: <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E;</title>
<p>At large-D limit, the effective ground state Hamiltonian for a two electron atom, with inter-electronic correlation can be written as:</p>
<disp-formula id="E17"><label>(17)</label><mml:math id="M26"><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:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;sin</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</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>with</p>
<disp-formula id="E18"><label>(18)</label><mml:math id="M27"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x000A0;cos&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where &#x003B8; is the angle between <italic>r</italic><sub>1</sub> and <italic>r</italic><sub>2</sub>; see [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>] for more details.</p>
<p>We minimize the above effective-Hamiltonian with respect to the parameters <italic>r</italic><sub>1</sub>, <italic>r</italic><sub>2</sub>, and &#x003B8; respectively, and obtain the corresponding ground state energy to be: &#x003F5;<sub>&#x0221E;</sub> &#x0003D; &#x02212;0.684442 (see Table 1 in [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>], and [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>]).</p>
</sec>
<sec>
<title>3.3. First-Order Perturbations: <inline-formula><mml:math id="M28"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></title>
<p>In a two-electron atom, with nuclear charge <italic>Z</italic>, the exact Hamiltonian in <italic>D</italic>-dimension using atomic units can be written as:</p>
<disp-formula id="E19"><label>(19)</label><mml:math id="M29"><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: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:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><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:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</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 the Laplacian operator <inline-formula><mml:math id="M30"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> in <italic>D</italic>-dimension is defined as:</p>
<disp-formula id="E20"><label>(20)</label><mml:math id="M31"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>angular&#x000A0;part&#x000A0;involving</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>etc</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For helium-like atoms we consider the two electrons are in a 1<italic>s</italic>-like state with spatial part being symmetric (both electrons are in the same state) and the spin part in the antisymmetric spin singlet. The spatial part of the electronic wave function can be written as:</p>
<disp-formula id="E21"><label>(21)</label><mml:math id="M32"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</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:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</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:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>where the normalized wave functions &#x003C7;<sub>1</sub>(<italic>r</italic><sub>1</sub>) and &#x003C7;<sub>2</sub>(<italic>r</italic><sub>2</sub>) are defined as:</p>
<disp-formula id="E22"><label>(22)</label><mml:math id="M33"><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:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">N</mml:mi></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and</p>
<disp-formula id="E23"><label>(23)</label><mml:math id="M34"><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:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">N</mml:mi></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The normalization constant <inline-formula><mml:math id="M35"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">N</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is calculated as:</p>
<disp-formula id="E24"><label>(24)</label><mml:math id="M36"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">N</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>!</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with</p>
<disp-formula id="E25"><label>(25)</label><mml:math id="M37"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</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:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>is the surface area of an unit sphere in <italic>D</italic>-dimension.</p>
<p>In D-dimension, with the above wave functions, we obtain the following first-order coefficient [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]:</p>
<disp-formula id="E26"><label>(26)</label><mml:math id="M38"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</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:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</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:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</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:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>As shown in Equation (2) and for <italic>D</italic> &#x0003D; 1, 3, &#x0221E;, respectively <inline-formula><mml:math id="M39"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><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:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>.</p>
</sec>
<sec>
<title>3.4. Interpolation for D = 3</title>
<p>We use the formula shown in Equation (6), already noting that the exact limit energies and first-order perturbation terms, gave &#x003F5;<sub>3</sub> &#x0003D; &#x02212;0.725780; accurate to 0.02%. If we replace the variational result &#x003F5;<sub>1</sub> &#x0003D; &#x02212;0.765625 (from section 3.1), the formula would give &#x003F5;<sub>3</sub> &#x0003D; &#x02212;0.71839, accurate to 2.9%. However, if we evaluate &#x003F5;<sub>1</sub> by using Equation (3), a subformula is</p>
<disp-formula id="E27"><label>(27)</label><mml:math id="M40"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><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:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with <italic>D</italic> &#x0003D; 1. This yielded a good approximation of 0.11% for &#x003F5;<sub>1</sub> &#x0003D; &#x02212;0.787996, near the exact &#x003F5;<sub>1</sub> &#x0003D; &#x02212;0.788843. With this better &#x003F5;<sub>1</sub> we obtain &#x003F5;<sub>3</sub> &#x0003D; &#x02212;0.725496, with accuracy of 0.06%.</p>
<p>In conventional quantum chemistry textbooks treating <italic>D</italic> &#x0003D; 3 helium, the electron-electron interaction, &#x02329;1/<italic>r</italic><sub>12</sub>&#x0232A;, is evaluated by first-order perturbation theory. The result is &#x003F5;<sub>3</sub> &#x0003D; &#x02212;0.687529 with accuracy of 5.29%.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4. Three-Electrons: Lithium</title>
<p>The ground-state of the lithium atom had been calculated a long ago by using the variational method with complicated wave functions [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>]. Here we present the interpolation formula, using the <italic>D</italic> &#x0003D; 1 and <italic>D</italic> &#x0003D; &#x0221E; limits and the first-order perturbation terms. For the ground-state of the lithium atom our formula gave &#x003F5;<sub>3</sub> &#x0003D; &#x02212;0.839648, with approximation 1.04% compared the exact result &#x003F5;<sub>3</sub> &#x0003D; &#x02212;0.830896 [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>].</p>
<sec>
<title>4.1. One-Dimension: D=1</title>
<p>In a three-electron atom, with nuclear charge <italic>Z</italic>, the exact Hamiltonian in one-dimension using atomic units can be written as:</p>
<disp-formula id="E28"><label>(28)</label><mml:math id="M41"><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: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:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><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:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><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:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</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:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</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>with &#x003BB; &#x0003D; 1/<italic>Z</italic>.</p>
<p>In the lithium atom we consider that two electrons are in the 1<italic>s</italic> state and the third electron is in a 2<italic>s</italic> state, with the spatial part being symmetric (both electrons are in the same state) and the spin part in the antisymmetric state. We write spatial part of the electronic wave function as:</p>
<disp-formula id="E29"><label>(29)</label><mml:math id="M42"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</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>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</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:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</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:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</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 two normalized wave functions &#x003C7;<sub>1</sub>(<italic>r</italic><sub>1</sub>), &#x003C7;<sub>2</sub>(<italic>r</italic><sub>2</sub>) are described in Equations (9) and (10). We assume that the 1<italic>s</italic> wave functions are orthogonal to the 2<italic>s</italic> wave function:</p>
<disp-formula id="E30"><label>(30)</label><mml:math id="M43"><mml:msub><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mn>3</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>We calculate the ground state energy of a three-electron atom using variational principle. We optimize the parameter &#x003BE;, defined in the wave functions &#x003C7;<sub>1</sub>(<italic>r</italic><sub>1</sub>), &#x003C7;<sub>2</sub>(<italic>r</italic><sub>2</sub>), &#x003C7;<sub>3</sub>(<italic>r</italic><sub>3</sub>), and obtain the minimum value of the Hamiltonian operator <italic>E</italic><sub>&#x003D5;</sub>(&#x003BE;), which is defined as</p>
<disp-formula id="E31"><label>(31)</label><mml:math id="M44"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</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:mn>3</mml:mn></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></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;&#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:mo>&#x003BB;</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:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:munderover><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>We divide the above Hamiltonian (31) into five parts, where</p>
<disp-formula id="E32"><label>(32)</label><mml:math id="M45"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</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>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</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:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><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:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><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:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</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:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>17</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>is the kinetic energy of the three electrons,</p>
<disp-formula id="E33"><label>(33)</label><mml:math id="M46"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</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>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</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>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>is the potential energy of the three electrons due to nuclear attraction, and</p>
<disp-formula id="E34"><label>(34)</label><mml:math id="M47"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</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>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</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 stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E35"><label>(35)</label><mml:math id="M48"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>15</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E36"><label>(36)</label><mml:math id="M49"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>23</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>15</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>are the interaction energies for inter-electronic repulsions in the system.</p>
<p>We minimize the Hamiltonian operator <italic>E</italic><sub>&#x003D5;</sub>(&#x003BE;) with respect to &#x003BE;, with</p>
<disp-formula id="E37"><label>(37)</label><mml:math id="M50"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><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:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>17</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>15</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>such that</p>
<disp-formula id="E38"><label>(38)</label><mml:math id="M51"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>57</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>19</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>30</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x003BB;</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>and obtain &#x003BE;<sub>0</sub> &#x0003D; 0.697856, which put into Equation (37) gives the ground-state energy, &#x003F5;<sub>1</sub> &#x0003D; &#x02212;0.693979.</p>
</sec>
<sec>
<title>4.2. Infinite-Dimension: <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E;</title>
<p>At large-D-limit the effective ground state Hamiltonian for three-electron atoms, with correlation can be written as:</p>
<disp-formula id="E39"><label>(39)</label><mml:math id="M52"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>4</mml:mn><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></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;&#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:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where</p>
<disp-formula id="E40"><label>(40)</label><mml:math id="M53"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>23</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with &#x003B3;<sub><italic>ij</italic></sub> &#x0003D; &#x003B3;<sub><italic>ij</italic></sub> &#x0003D; cos &#x003B8;<sub><italic>ij</italic></sub>, and &#x003B8;<sub><italic>ij</italic></sub> is the angle between <italic>r</italic><sub><italic>i</italic></sub> and <italic>r</italic><sub><italic>j</italic></sub>. The quantities &#x00393;<sup>(<italic>i</italic>)</sup> and &#x00393; are called the Gramian determinants. In Equation (39) the quantity <inline-formula><mml:math id="M54"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> is effectively defined as:</p>
<disp-formula id="E41"><label>(41)</label><mml:math id="M55"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><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>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></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: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>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;for&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><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:mn>3</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>See page 111, Equation (35) in [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>] for more details.</p>
<p>We minimize the above effective-Hamiltonian with respect to the parameters <italic>r</italic><sub>1</sub>, <italic>r</italic><sub>2</sub>, <italic>r</italic><sub>3</sub>, and &#x003B8;<sub>12</sub>, &#x003B8;<sub>13</sub>, &#x003B8;<sub>23</sub>, respectively and obtain the corresponding ground state energy &#x003F5;<sub>&#x0221E;</sub> &#x0003D; &#x02212;0.795453.</p>
</sec>
<sec>
<title>4.3. First-Order Perturbations: <inline-formula><mml:math id="M56"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></title>
<p>As the electrons reside in two orbits, 1<italic>s</italic><sup>2</sup>2<italic>s</italic>, there are three electron-electron pairs: one <inline-formula><mml:math id="M57"><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from 1<italic>s</italic><sup>2</sup>, the two others <inline-formula><mml:math id="M58"><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M59"><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>23</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from 1<italic>s</italic>2<italic>s</italic>. Thus, each <inline-formula><mml:math id="M60"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> coefficient is comprised from the three electron pairs:</p>
<disp-formula id="E42"><label>(42)</label><mml:math id="M61"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>15</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>633333</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E43"><label>(43)</label><mml:math id="M62"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>447212</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>601531</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E44"><label>(44)</label><mml:math id="M63"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>17</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>81</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>044753</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The <italic>D</italic> &#x0003D; 1 item is obtained via section 4.1. The <italic>D</italic> &#x0003D; 3 item is attained from [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>]. Here we will develop both <italic>D</italic> &#x0003D; 3 and <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E; bringing the third electron akin with the two-electron treatment in section 3.3. As the Hamiltonian is evident in Equations (19) and (20), we start with the electronic wave function:</p>
<disp-formula id="E45"><label>(45)</label><mml:math id="M64"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</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>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</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:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</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:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</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 two normalized functions &#x003C7;<sub>1</sub>(<italic>r</italic><sub>1</sub>), &#x003C7;<sub>2</sub>(<italic>r</italic><sub>2</sub>) are taken care of in Equations (22), (23), (24), and (25). We assume that the 1<italic>s</italic> wave functions are orthogonal to the 2<italic>s</italic> wave function:</p>
<disp-formula id="E46"><label>(46)</label><mml:math id="M65"><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>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">N</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The normalization is:</p>
<disp-formula id="E47"><label>(47)</label><mml:math id="M66"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">N</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>!</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with <inline-formula><mml:math id="M67"><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>To obtain the first-order terms for <italic>D</italic> &#x0003D; 3 and <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E; we need to assemble some integrals associated with the key <italic>f</italic> (<italic>D</italic>) function shown in Equations (2) and (26). The output is:</p>
<disp-formula id="E48"><label>(48)</label><mml:math id="M68"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>23</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with</p>
<disp-formula id="E49"><label>(49)</label><mml:math id="M69"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></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:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and the hypergeometric function <inline-formula><mml:math id="M70"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> enters in (26).</p>
<p>The parent integral is,</p>
<disp-formula id="E50"><label>(50)</label><mml:math id="M71"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></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;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>D</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and</p>
<disp-formula id="E51"><label>(51)</label><mml:math id="M72"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></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>From <italic>G</italic><sub><italic>D</italic></sub>(<italic>a, b</italic>) we compute the following integral:</p>
<disp-formula id="E52"><label>(52)</label><mml:math id="M73"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:msup><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In the integrals, we used the normalized wave functions &#x003C7;<sub>1</sub>(<italic>r</italic><sub>1</sub>), &#x003C7;<sub>2</sub>(<italic>r</italic><sub>2</sub>), and &#x003C7;<sub>3</sub>(<italic>r</italic><sub>3</sub>) already specified, such a typical term:</p>
<disp-formula id="E53"><label>(53)</label><mml:math id="M74"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msup><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msup><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msup><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msup><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>From Equation (53), we see that we have to put <italic>a</italic> &#x0003D; 2 and <italic>b</italic> &#x0003D; 1, so <italic>y</italic> &#x0003D; 1/9. In Equations (48) and (55) the hypergeometric function is available in tabulations [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>]. We computed up to <italic>D</italic> &#x0003D; 10<sup>6</sup> to see that the function converges to</p>
<disp-formula id="E54"><label>(54)</label><mml:math id="M75"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>948683</mml:mn><mml:mtext>for&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>At the <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E; limit</p>
<disp-formula id="E55"><label>(55)</label><mml:math id="M76"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>23</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>948683</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>447212</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For <italic>D</italic> &#x0003D; 3, the function gives</p>
<disp-formula id="E56"><label>(56)</label><mml:math id="M77"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>503703</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and,</p>
<disp-formula id="E57"><label>(57)</label><mml:math id="M78"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>23</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>503703</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>17</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>81</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
</sec>
<sec>
<title>4.4. Interpolation for D = 3</title>
<p>Again we use the interpolation formula shown in Equation (6),</p>
<disp-formula id="E58"><label>(58)</label><mml:math id="M79"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</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>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><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:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>now with &#x003BB; &#x0003D; 1/<italic>Z</italic> &#x0003D; 1/3. The input from our A, B, C subsections was:</p>
<disp-formula id="E59"><mml:math id="M80"><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:mo>-</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>693979</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>795453</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>and</p>
<disp-formula id="E60"><mml:math id="M81"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>044753</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>633333</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>601531</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>Our interpolation gave the Li atom ground-state energy with error 1%: &#x003F5;<sub>3</sub> &#x0003D; &#x02212;0.839648, compared with the exact result &#x003F5;<sub>3</sub> &#x0003D; &#x02212;0.830896 [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>].</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5. Four-Electron: Beryllium</title>
<p>The electronic structure of the beryllium atom is highly interesting because it&#x00027;s implication in different areas of modern science, for e.g. stellar astrophysics and plasmas, high-temperature physics, etc. The ground-state energy for the Be-atom has been calculated by applying various methods for e.g., the Configuration Interaction (CI) method with Slater-type orbitals (STOs) [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>], the Hylleraas method (Hy) [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>], the Hylleraas-Configuration Interaction method (Hy-CI) [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>], and the Exponential Correlated Gaussian (ECG) method [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>]. In this section, we present the dimensional interpolation formula, by using the results from <italic>D</italic> &#x0003D; 1 and <italic>D</italic> &#x0003D; &#x0221E; limit, to obtain the ground state energy of the four-electron atoms. With dimensional interpolation we obtain the ground state energy of beryllium atom to be &#x003F5;<sub>3</sub> &#x0003D; &#x02212;0.910325, compared to the exact energy &#x003F5;<sub>3</sub> &#x0003D; &#x02212;0.916709, with a percentage error of 0.6%.</p>
<sec>
<title>5.1. One-Dimension: D=1</title>
<p>In Four-electron atoms, with nuclear charge <italic>Z</italic> &#x0003D; 1/&#x003BB;, the exact Hamiltonian in one-dimension using atomic units can be written as:</p>
<disp-formula id="E61"><label>(59)</label><mml:math id="M82"><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: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:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><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:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><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:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</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:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</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>In beryllium atom we consider that two electrons are in the 1<italic>s</italic> state, and the other two electrons are in the 2<italic>s</italic> state with the spatial part being symmetric (both electrons are in the same state) and the spin part in the antisymmetric state. We write spatial part of the electronic wave function as follows:</p>
<disp-formula id="E62"><label>(60)</label><mml:math id="M83"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</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>r</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>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</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:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</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:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></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>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</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 three normalized wave functions &#x003C7;<sub>1</sub>(<italic>r</italic><sub>1</sub>), &#x003C7;<sub>2</sub>(<italic>r</italic><sub>2</sub>), &#x003C7;<sub>3</sub>(<italic>r</italic><sub>3</sub>) are described in Equations (9), (10), and (30). We assume that the 1<italic>s</italic> wave functions are orthogonal to the two 2<italic>s</italic> wave functions &#x003C7;<sub>3</sub>(<italic>r</italic><sub>3</sub>) and</p>
<disp-formula id="E63"><label>(61)</label><mml:math id="M84"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</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:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mn>3</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>We calculate the ground state energy of a four-electron atom with variational principle. We optimize the parameter &#x003BE;, defined in the wave functions &#x003C7;<sub>1</sub>(<italic>r</italic><sub>1</sub>), &#x003C7;<sub>2</sub>(<italic>r</italic><sub>2</sub>), &#x003C7;<sub>3</sub>(<italic>r</italic><sub>3</sub>), &#x003C7;<sub>4</sub>(<italic>r</italic><sub>4</sub>), and obtain the minimum value of the Hamiltonian operator <italic>E</italic><sub>&#x003D5;</sub>(&#x003BE;), which is defined as:</p>
<disp-formula id="E64"><label>(62)</label><mml:math id="M85"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</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:mn>4</mml:mn></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></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;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</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:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:munderover><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>We divide the above Hamiltonian into five parts, where</p>
<disp-formula id="E65"><label>(63)</label><mml:math id="M86"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</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>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</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:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><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:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><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:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>17</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>is the kinetic energy of the four electrons,</p>
<disp-formula id="E66"><label>(64)</label><mml:math id="M87"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</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>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</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>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>is the potential energy of the four electrons due to nuclear attraction, and</p>
<disp-formula id="E67"><label>(65)</label><mml:math id="M88"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</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>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</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 stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E68"><label>(66)</label><mml:math id="M89"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</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>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>15</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><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;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;for&#x000A0;i</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E69"><label>(67)</label><mml:math id="M90"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</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>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>71</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>800</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>are the interaction energies for inter-electronic repulsions in the system.</p>
<p>We minimize the Hamiltonian operator <italic>E</italic><sub>&#x003D5;</sub>(&#x003BE;) with respect to &#x003BE;, with</p>
<disp-formula id="E70"><label>(68)</label><mml:math id="M91"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>17</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>15</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>71</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>800</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>such that</p>
<disp-formula id="E71"><label>(69)</label><mml:math id="M92"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>37</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2053</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2400</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x003BB;</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>and obtain &#x003BE;<sub>0</sub> &#x0003D; 0.590850, which put into Equation (68) gives the ground-state energy, &#x003F5;<sub>1</sub> &#x0003D; &#x02212;0.645842.</p>
</sec>
<sec>
<title>5.2. Infinite-Dimension: <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E;</title>
<p>In large-D-limit the effective ground state Hamiltonian for four-electron atoms, with inter-electronic correlation can be written as:</p>
<disp-formula id="E72"><label>(70)</label><mml:math id="M93"><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:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</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;</mml:mtext><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</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>r</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>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</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>where</p>
<disp-formula id="E73"><label>(71)</label><mml:math id="M94"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</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>r</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>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></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>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><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>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with &#x003B3;<sub><italic>ij</italic></sub> &#x0003D; &#x003B3;<sub><italic>ij</italic></sub> &#x0003D; cos &#x003B8;<sub><italic>ij</italic></sub>, and &#x003B8;<sub><italic>ij</italic></sub> are the angle between <italic>r</italic><sub><italic>i</italic></sub> and <italic>r</italic><sub><italic>j</italic></sub>. The quantities &#x00393;<sup>(<italic>i</italic>)</sup> and &#x00393; are the Gramian determinants. In Equation (70) the quantity <inline-formula><mml:math id="M95"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> is effectively defined as follows:</p>
<disp-formula id="E74"><label>(72)</label><mml:math id="M96"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><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;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><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>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></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: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>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><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>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;for&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>l</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:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>See page 111, Equation (35) in [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>] for more details.</p>
<p>We minimize the above effective-Hamiltonian with respect to the parameters <italic>r</italic><sub>1</sub>, <italic>r</italic><sub>2</sub>, <italic>r</italic><sub>3</sub>, <italic>r</italic><sub>4</sub>, and &#x003B8;<sub>12</sub>, &#x003B8;<sub>13</sub>, &#x003B8;<sub>14</sub>, &#x003B8;<sub>23</sub>, &#x003B8;<sub>24</sub>, &#x003B8;<sub>34</sub> respectively and obtain the corresponding ground state energy &#x003F5;<sub>&#x0221E;</sub> &#x0003D; &#x02212;0.875837.</p>
</sec>
<sec>
<title>5.3. First-Order Perturbations: <inline-formula><mml:math id="M97"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></title>
<p>As the electrons reside in two orbits, 1<italic>s</italic><sup>2</sup>2<italic>s</italic><sup>2</sup>, there are six electron-electron pairs: one <inline-formula><mml:math id="M98"><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from 1<italic>s</italic><sup>2</sup>, four others <inline-formula><mml:math id="M99"><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M100"><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>14</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M101"><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>23</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M102"><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>24</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from 1<italic>s</italic>2<italic>s</italic>; and another lonely <inline-formula><mml:math id="M103"><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from 2<italic>s</italic><sup>2</sup>. Each <inline-formula><mml:math id="M104"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> coefficient is comprised from the six electron pairs:</p>
<disp-formula id="E75"><label>(73)</label><mml:math id="M105"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>15</mml:mn></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:mn>71</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>800</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>855417</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E76"><label>(74)</label><mml:math id="M106"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>447212</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>353553</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>849508</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E77"><label>(75)</label><mml:math id="M107"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>17</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>81</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>275696</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>740202</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The <italic>D</italic> &#x0003D; 1 item is obtained via section 5.1. Here we will develop both <italic>D</italic> &#x0003D; 3 and <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E; bringing the fourth electron akin with the three-electron treatment in section 4.3. As the Hamiltonian is evident in Equations (19) and (20), we start with the electronic wave function:</p>
<disp-formula id="E78"><label>(76)</label><mml:math id="M108"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</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>r</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>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</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:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</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:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></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>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</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 two normalized 1<italic>s</italic> wave functions &#x003C7;<sub>1</sub>(<italic>r</italic><sub>1</sub>), &#x003C7;<sub>2</sub>(<italic>r</italic><sub>2</sub>) are taken care of in Equations (22), (23), (24), and (25). We assume that the 1<italic>s</italic> wave functions are orthogonal to the 2<italic>s</italic> wave functions &#x003C7;<sub>2</sub>(<italic>r</italic><sub>2</sub>), defined in (46), and:</p>
<disp-formula id="E79"><label>(77)</label><mml:math id="M109"><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>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">N</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with normalization constant <inline-formula><mml:math id="M110"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">N</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> defined in (47).</p>
<p>We take the same approach as section 4.3 to calculate the first-order term (the 2<italic>s</italic><sup>2</sup> electron-electron repulsion term) at <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E; limit with the help of Equations (50, 52):</p>
<disp-formula id="E80"><label>(78)</label><mml:math id="M111"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with <inline-formula><mml:math id="M112"><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></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:math></inline-formula> and <italic>f</italic> (<italic>D</italic>) function shown in Equations (2) and (26). This is the same functional expression as in lithium atom (53), but the arguments are different.</p>
<p>To calculate the first-order perturbation coefficient <inline-formula><mml:math id="M113"><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for beryllium we use the normalized wave functions &#x003C7;<sub>1</sub>(<italic>r</italic><sub>1</sub>), &#x003C7;<sub>2</sub>(<italic>r</italic><sub>2</sub>), &#x003C7;<sub>3</sub>(<italic>r</italic><sub>3</sub>), and &#x003C7;<sub>4</sub>(<italic>r</italic><sub>4</sub>) already specified, which gives rise to a typical term like</p>
<disp-formula id="E81"><label>(79)</label><mml:math id="M114"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</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:mo>&#x0007E;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</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:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</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:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</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>From the above Equation (79), we see that we have to put <italic>a</italic> &#x0003D; 1 and <italic>b</italic> &#x0003D; 1, so <italic>y</italic> &#x0003D; 0. In Equation (78) the hypergeometric function</p>
<disp-formula id="E82"><label>(80)</label><mml:math id="M115"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</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>and <italic>f</italic> (<italic>D</italic>) &#x02192; 2<sup>&#x02212;1/2</sup> at <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E; limit.</p>
<p>At <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E; limit (78) gives</p>
<disp-formula id="E83"><label>(81)</label><mml:math id="M116"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>353553</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For <italic>D</italic> &#x0003D; 3 we use the following formula from [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>] and [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>]:</p>
<disp-formula id="E84"><label>(82)</label><mml:math id="M117"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></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:msup><mml:mrow><mml:mi>a</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>b</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:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>From the above relation (82) we can compute the following integral:</p>
<disp-formula id="E85"><label>(83)</label><mml:math id="M118"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>At <italic>D</italic> &#x0003D; 3 the 2<italic>s</italic> wave function</p>
<disp-formula id="E86"><label>(84)</label><mml:math id="M119"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</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:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>32</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with &#x003B1; &#x0003D; 1 such that</p>
<disp-formula id="E87"><label>(85)</label><mml:math id="M120"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><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>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>|</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>To calculate the inter-electronic repulsion energy <inline-formula><mml:math id="M121"><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from (85) we use the above type of integrals <inline-formula><mml:math id="M122"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in Equation (82) and <italic>K</italic><sub>3</sub>(<italic>i, j, k</italic>) in Equation (83), with <italic>a</italic> &#x0003D; 1, <italic>b</italic> &#x0003D; 1, and <italic>k</italic> &#x0003D; 0.</p>
<p>With the help of (82, 83) we calculate the first-order coefficient (2<italic>s</italic>-2<italic>s</italic> part) for the beryllium atom in three dimension:</p>
<disp-formula id="E88"><label>(86)</label><mml:math id="M123"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>34</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>275696</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
</sec>
<sec>
<title>5.4. Interpolation for D=3</title>
<p>We again use the interpolation formula shown in Equation (6),</p>
<disp-formula id="E89"><label>(87)</label><mml:math id="M124"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</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>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><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:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>now with &#x003BB; &#x0003D; 1/<italic>Z</italic> &#x0003D; 1/4. The input from our A, B, C subsections was:</p>
<disp-formula id="E90"><mml:math id="M125"><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:mo>-</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>645842</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>875837</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>and</p>
<disp-formula id="E91"><mml:math id="M126"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>740202</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>855417</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>849508</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>Our interpolation gives the Be atom ground-state energy with error 0.6%: &#x003F5;<sub>3</sub> &#x0003D; &#x02212;0.910325, compared with the exact result &#x003F5;<sub>3</sub> &#x0003D; &#x02212;0.916709.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s6">
<title>6. Hydrogen Molecule</title>
<p>The ground state potential energy function, <italic>V</italic>(<italic>R</italic>), of the hydrogen molecule has been calculated by many methods [<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>]. Recently, Olivares-Pil&#x000F3;n and Turbiner [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>] presented a general theory for obtaining the <italic>V</italic>(<italic>R</italic>) function for diatomic molecules. They dealt with the Born-Oppenheimer approximation, based on matching <italic>R</italic> in short and long distances via a two-point Pad&#x000E9; approximation. Here, we present a simpler approach obtaining <italic>V</italic>(<italic>R</italic>) for H<sub>2</sub> at <italic>D</italic> &#x0003D; 3 by using interpolation between <italic>D</italic> &#x0003D; 1 and <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E; dimensional limits. Key aspects of dimensional scaling had been developed years ago by Tan and Loeser [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>], L&#x000F2;pez-Cabrera et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>] and Frantz and Herschbach [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>]. They did an excellent treatment on <inline-formula><mml:math id="M127"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and partial on H<sub>2</sub>. Now we will complete <italic>V</italic>(<italic>R</italic>) for H<sub>2</sub> by interpolation.</p>
<sec>
<title>6.1. One-Dimension: D=1</title>
<p>In H<sub>2</sub>, with nuclear charge of each atom <italic>Z</italic>, the electronic part of the Hamiltonian in one-dimension using atomic units can be written as [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>]:</p>
<disp-formula id="E92"><label>(88)</label><mml:math id="M128"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><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;</mml:mtext><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></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:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><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:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</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:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with <italic>a</italic> &#x0003D; <italic>R</italic>/2, where <italic>R</italic> is the distance between the two nuclei located at <italic>r</italic> &#x0003D; &#x000B1;<italic>a</italic>; also &#x003BB; &#x0003D; 1/<italic>Z</italic> &#x0003D; 1. The Hamiltonian energy eigenvalues provide symmetric and antisymmetric states under exchange of the electrons. The symmetric state pertains to the ground-state potential energy [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>]:</p>
<disp-formula id="E93"><label>(89)</label><mml:math id="M129"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</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:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</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>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The total binding energy is obtained by adding the nucleus-nucleus-interaction term (1/<italic>R</italic>) with the electronic energy.</p>
</sec>
<sec>
<title>6.2. Infinite-Dimension: <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E;</title>
<p>Many important features of the H<sub>2</sub> molecule are calculated in cylindrical coordinates because this problem has a natural cylindrical symmetry about the <italic>z</italic>-axis. The <italic>D</italic>-dimensional space in cylindrical coordinates is described by a linear coordinate <italic>z</italic> and a (<italic>D</italic> &#x02212; 1)-dimensional subspace specified by spherical coordinates, which are orthogonal to each other. The coordinate &#x003C1; is the radius of a (<italic>D</italic> &#x02212; 1)-dimensional sphere; see section 2 of [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>] for more details.</p>
<p>For H<sub>2</sub>, convention locates the two nuclei A and B on the <italic>z</italic>-axis at &#x02212;<italic>R</italic>/2 and <italic>R</italic>/2, respectively, with equal charges <italic>Z</italic><sub><italic>A</italic></sub> &#x0003D; <italic>Z</italic><sub><italic>B</italic></sub> &#x0003D; <italic>Z</italic>. The electrons are located at (&#x003C1;<sub>1</sub>, <italic>z</italic><sub>1</sub>) and (&#x003C1;<sub>2</sub>, <italic>z</italic><sub>2</sub>), with a dihedral angle &#x003D5; specifying their relative azimuthal orientation about the molecular axis. The effective Hamiltonian for large-D limit in cylindrical coordinates is [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>]:</p>
<disp-formula id="E94"><label>(90)</label><mml:math id="M130"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><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;</mml:mtext><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow><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:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>sin</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><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:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</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>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</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>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><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;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</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>&#x003C1;</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>z</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>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with <italic>a</italic> &#x0003D; <italic>R</italic>/2 and</p>
<disp-formula id="E95"><mml:math id="M131"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</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>&#x003C1;</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>z</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>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><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:mo>-</mml:mo><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:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>cos</mml:mtext><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>In the <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E; limit, the Hamiltonian has two locations for electrons, namely: symmetric, with &#x003C1;<sub>1</sub> &#x0003D; &#x003C1;<sub>2</sub> and <italic>z</italic><sub>1</sub> &#x0003D; <italic>z</italic><sub>2</sub>, and antisymmetric, with &#x003C1;<sub>1</sub> &#x0003D; &#x003C1;<sub>2</sub> and <italic>z</italic><sub>1</sub> &#x0003D; &#x02212;<italic>z</italic><sub>2</sub>. When <italic>R</italic> has the nuclei well apart, in the symmetric case, both electrons cluster near one of the nuclei <inline-formula><mml:math id="M132"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle class="text"><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">H</mml:mtext></mml:mstyle></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>; in the antisymmetric case, each electron resides near just one of the nuclei (H<sub>2</sub> &#x02192; H &#x0002B; H). Thus, the antisymmetric case is much more favorable for the ground-state energy.</p>
<p>We minimize the Hamiltonian (90) with respect to &#x003C1;&#x00027;s and <italic>z</italic>&#x00027;s to obtain the ground state energy, &#x003F5;<sub>&#x0221E;</sub>(<italic>R</italic>); we numerically evaluate the corresponding optimized parameters <inline-formula><mml:math id="M133"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, and &#x003D5;<sup>&#x0002A;</sup> for different values of <italic>R</italic>.</p>
<p>The total binding energy is obtained by adding to &#x003F5;<sub>&#x0221E;</sub>(<italic>R</italic>) the internuclear-interaction term (1/<italic>R</italic>).</p>
</sec>
<sec>
<title>6.3. Interpolation for D=3</title>
<p>Unlike the atoms, our interpolation will be different for a molecule. An atom has only one nucleus, with the electrons orbiting about the positive charge; our interpolation with the first-order perturbation works well for atoms but not for a molecule. For a diatomic molecule, <italic>V</italic>(<italic>R</italic>) is fundamental, with the internuclear distance <italic>R</italic>. As mentioned in Equations (4) and (5), our interpolation for H<sub>2</sub> uses a modified rescaling scheme developed by [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>] with the <italic>D</italic> &#x0003D; 1 and <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E; dimensional limits:</p>
<disp-formula id="E96"><label>(91)</label><mml:math id="M134"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></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>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</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:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</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:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The rescaled distances are:</p>
<disp-formula id="E97"><label>(92a)</label><mml:math id="M135"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>In&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mtext>&#x000A0;and&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;for&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>i</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:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E98"><label>(92b)</label><mml:math id="M136"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>In&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;and&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><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;&#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;&#x000A0;for&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>i</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:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The rescaled Hamiltonians have distinct factors in the kinetic and potential energy parts: In <italic>D</italic> &#x0003D; 1: Hamiltonian (88) becomes:</p>
<disp-formula id="E99"><label>(93a)</label><mml:math id="M137"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>a</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;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</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>r</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>In <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E;: Hamiltonian (90) becomes:</p>
<disp-formula id="E100"><label>(93b)</label><mml:math id="M138"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><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;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>sin</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><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;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with <italic>a</italic> &#x0003D; <italic>R</italic>/2 and</p>
<disp-formula id="E101"><mml:math id="M139"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>cos</mml:mtext><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>We minimized these rescaled Hamiltonians (93) with respect to the rescaled distances (92).</p>
<p>In <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>, we have plotted the binding energies of H<sub>2</sub> as functions of <italic>R</italic>, in the three dimensions (91), adding the nuclear repulsion term, 1/<italic>R</italic>. The curves are colored: red for <italic>D</italic> &#x0003D; 1, green for <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E;, and blue for <italic>D</italic> &#x0003D; 3, the interpolation. It compares fairly well with the nominally exact <italic>V</italic>(<italic>R</italic>) curve, colored orange, for H<sub>2</sub> obtained from the full configuration interaction (FCI) method [<xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>]. We have obtained the FCI by using the OpenFermion quantum computational chemistry software [<xref ref-type="bibr" rid="B43">43</xref>].</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>Figure 1</label>
<caption><p>The binding <italic>V</italic>(<italic>R</italic>) curves for H<sub>2</sub>, shown from different dimensions. The red and green curves pertain to <italic>D</italic> &#x0003D; 1 and <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E;, respectively, parts from Equations (92) and (93) of the interpolaiton. The blue curve, &#x003F5;<sub>3</sub>(<italic>R</italic>) &#x0002B; 1/<italic>R</italic>, represents <italic>D</italic> &#x0003D; 3, the interpolation result at Equation (91). The orange curve is a highly accurate result obtained from computation [<xref ref-type="bibr" rid="B43">43</xref>].</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00331-g0001.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s7">
<title>7. Conclusion and Prospects</title>
<p>The formula used for atoms we consider unorthodox, as it recently emerged [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>] whereas other <italic>D</italic>-interpolations are elderly [<xref ref-type="bibr" rid="B44">44</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>]. The fresh aspect links the energies &#x003F5;<sub>1</sub> and &#x003F5;<sub>&#x0221E;</sub> together with the first-order perturbation coefficients <inline-formula><mml:math id="M140"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M141"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> plus <inline-formula><mml:math id="M142"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> from their 1/<italic>Z</italic> expansions. Those perturbations arise from of electron-electron pair interactions, &#x02329;1/<italic>r</italic><sub><italic>ij</italic></sub>&#x0232A;; they actually provide much of the dimension dependence. For H<sub>2</sub> we used a different scaling than with the atoms, since H<sub>2</sub> links the distance <italic>R</italic> between the two nuclei. Then the rescaling is: <italic>R</italic> &#x02192; 1/3<italic>R</italic>&#x02032; for <italic>D</italic> &#x02192; 1; <italic>R</italic> &#x02192; 2/3<italic>R</italic>&#x02032; for <italic>D</italic> &#x02192; &#x0221E;. Interpolating between the dimensional limits gave a fair approximation of the binding energy for <italic>D</italic> &#x0003D; 3, when compared with the full configuration interaction (FCI).</p>
<p>In tally, our sections 3, 4, and 5 treat He, Li, Be; in section 6 dealt with H<sub>2</sub>. In subsections we describe the <italic>D</italic> &#x0003D; 1 limit, the <italic>D</italic> &#x0003D; &#x0221E; limit, the first-order perturbations, and the interpolation output.</p>
<p>The ingredients of the interpolation are well suited for computing. In our calculation we treat the electrons exclusively in <italic>s</italic> states with spherical or, in the molecular case, cylindrical symmetry. However, we expect the possibility to extend our method to encompass atoms with electrons of finite angular momentum, although this could be more challenging. We also expect the method to hold true for larger atomic, molecular and extended systems. More than ground-state energies are accessible. However, there are prospects for combining dimensional limits to serve other many-body problems. One is examining dimensional dependence of quantum entanglement [<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>]. Another is the isomorphism between the Ising model [<xref ref-type="bibr" rid="B48">48</xref>] and two-level quantum mechanics [<xref ref-type="bibr" rid="B49">49</xref>]. Long ago the Ising model was solved in one, two and infinite dimensions [<xref ref-type="bibr" rid="B50">50</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>], as well much activity near four dimensions [<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>]. The unknown solution at <italic>D</italic> &#x0003D; 3 remains a challenge even by quantum computing [<xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B55">55</xref>]. More light on the solution might come by blending of dimensions akin to our unorthodox interpolated formula.</p>
</sec>
<sec sec-type="data-availability-statement" id="s8">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/supplementary material, further inquiries can be directed to the corresponding author/s.</p>
</sec>
<sec id="s9">
<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="s10">
<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>
<ack><p>The authors (SK and KG) acknowledge the partial financial support by the U.S. Department of Energy (Office of Basic Energy Sciences) under Award No. DE-SC0019215 and the Integrated Data Science Initiative Grant (IDSI F.90000303), Purdue University. This manuscript has been released as a pre-print at arXiv:2004.11489 [quant-ph] [<xref ref-type="bibr" rid="B56">56</xref>].</p>
</ack>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Herrick</surname> <given-names>DR</given-names></name> <name><surname>Stillinger</surname> <given-names>FH</given-names></name></person-group>. <article-title>Variable dimensionality in atoms and its effect on the ground state of the helium isoelectronic sequence</article-title>. <source>Phys Rev A</source>. (<year>1975</year>) <volume>11</volume>:<fpage>42</fpage>&#x02013;<lpage>53</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.11.42</pub-id></citation></ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Mlodinow</surname> <given-names>LD</given-names></name> <name><surname>Papanicolaou</surname> <given-names>N</given-names></name></person-group>. <article-title>SO(2,1) algebra and the large N expansion in quantum mechanics</article-title>. <source>Ann Phys</source>. (<year>1980</year>) <volume>128</volume>:<fpage>314</fpage>&#x02013;<lpage>334</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Yaffe</surname> <given-names>LG</given-names></name></person-group>. <article-title>Large N limits as classical mechanics</article-title>. <source>Rev Mod Phys</source>. (<year>1982</year>) <volume>54</volume>:<fpage>407</fpage>.</citation></ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name></person-group>. <article-title>Dimensional interpolation for two-electron atoms</article-title>. <source>J Chem Phys</source>. (<year>1986</year>) <volume>84</volume>:<fpage>838</fpage>&#x02013;<lpage>51</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.450584</pub-id></citation></ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Witten</surname> <given-names>E</given-names></name></person-group>. <article-title>Quarks, atoms, and the 1/N expansion</article-title>. <source>Phys Today</source>. (<year>1980</year>) <volume>33</volume>:<fpage>38</fpage>&#x02013;<lpage>43</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Goodson</surname> <given-names>DZ</given-names></name> <name><surname>L&#x000F3;pez-Cabrera</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name> <name><surname>Morgan</surname> <given-names>JD</given-names> <suffix>III</suffix></name></person-group>. <article-title>Large-order dimensional perturbation theory for two-electron atoms</article-title>. <source>J Chem Phys</source>. (<year>1992</year>) <volume>97</volume>:<fpage>8481</fpage>&#x02013;<lpage>96</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Zhen</surname> <given-names>Z</given-names></name> <name><surname>Loeser</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. In: <person-group person-group-type="editor"><name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name> <name><surname>Avery</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Goscinski</surname> <given-names>O</given-names></name></person-group>. (eds.). <source>Large-D Limit for N-Electron Atoms</source>. <publisher-loc>Dordrecht</publisher-loc>: <publisher-name>Springer Netherlands</publisher-name> (<year>1993</year>). p. <fpage>83</fpage>&#x02013;<lpage>114</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kais</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name></person-group>. <article-title>The 1/Z expansion and renormalization of the large-dimension limit for many-electron atoms</article-title>. <source>J Chem Phys</source>. (<year>1994</year>) <volume>100</volume>:<fpage>4367</fpage>&#x02013;<lpage>76</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Rudnick</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Gaspari</surname> <given-names>G</given-names></name></person-group>. <article-title>The shapes of random walks</article-title>. <source>Science</source>. (<year>1987</year>) <volume>237</volume>:<fpage>384</fpage>&#x02013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="pmid">17794340</pub-id></citation></ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Loeser</surname> <given-names>JG</given-names></name> <name><surname>Zhen</surname> <given-names>Z</given-names></name> <name><surname>Kais</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name></person-group>. <article-title>Dimensional interpolation of hard sphere virial coefficients</article-title>. <source>J Chem Phys</source>. (<year>1991</year>) <volume>95</volume>:<fpage>4525</fpage>&#x02013;<lpage>44</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kais</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name></person-group>. <article-title>Dimensional scaling for quasistationary states</article-title>. <source>J Chem Phys</source>. (<year>1993</year>) <volume>98</volume>:<fpage>3990</fpage>&#x02013;<lpage>8</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Wei</surname> <given-names>Q</given-names></name> <name><surname>Kais</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name></person-group>. <article-title>Dimensional scaling treatment of stability of simple diatomic molecules induced by superintense, high-frequency laser fields</article-title>. <source>J Chem Phys</source>. (<year>2008</year>) <volume>129</volume>:<fpage>214110</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.3027451</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">19063547</pub-id></citation></ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Wei</surname> <given-names>Q</given-names></name> <name><surname>Kais</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name></person-group>. <article-title>Dimensional scaling treatment of stability of atomic anions induced by superintense, high-frequency laser fields</article-title>. <source>J Chem Phys</source>. (<year>2007</year>) <volume>127</volume>:<fpage>094301</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.2768037</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">17824733</pub-id></citation></ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name> <name><surname>Loeser</surname> <given-names>JG</given-names></name> <name><surname>Virgo</surname> <given-names>WL</given-names></name></person-group>. <article-title>Exploring unorthodox dimensions for two-electron atoms</article-title>. <source>J Phys Chem A</source>. (<year>2017</year>) <volume>121</volume>:<fpage>6336</fpage>&#x02013;<lpage>40</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/acs.jpca.7b06148</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">28758745</pub-id></citation></ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Rosenthal</surname> <given-names>CM</given-names></name></person-group>. <article-title>Solution of the delta function model for heliumlike ions</article-title>. <source>J Chem Phys</source>. (<year>1971</year>) <volume>55</volume>:<fpage>2474</fpage>&#x02013;<lpage>83</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.1676436</pub-id></citation></ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Loeser</surname> <given-names>JG</given-names></name> <name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name></person-group>. <article-title>Dimension dependence of correlation energies in two-electron atoms</article-title>. <source>J Chem Phys</source>. (<year>1987</year>) <volume>86</volume>:<fpage>3512</fpage>&#x02013;<lpage>21</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.451954</pub-id></citation></ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Frantz</surname> <given-names>DD</given-names></name> <name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name></person-group>. <article-title>Lewis electronic structures as the large-dimension limit for <inline-formula><mml:math id="M143"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <italic>H</italic><sub>2</sub> molecules</article-title>. <source>Chem Phys</source>. (<year>1988</year>) <volume>126</volume>:<fpage>59</fpage>&#x02013;<lpage>71</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Tan</surname> <given-names>AL</given-names></name> <name><surname>Loeser</surname> <given-names>JG</given-names></name></person-group>. In: <person-group person-group-type="editor"><name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name> <name><surname>Avery</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Goscinski</surname> <given-names>O</given-names></name></person-group> editors. <article-title>Simple molecules and variant scalings</article-title>. <source>Dimensional Scaling in Chemical Physics</source>. <publisher-loc>Dordrecht</publisher-loc>: <publisher-name>Springer Netherlands</publisher-name> (<year>1993</year>). p. <fpage>230</fpage>&#x02013;<lpage>55</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-94-011-1836-1_3</pub-id></citation></ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>L&#x000F3;pez-Cabrera</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Tan</surname> <given-names>AL</given-names></name> <name><surname>Loeser</surname> <given-names>JG</given-names></name></person-group>. <article-title>Scaling and interpolation for dimensionally generalized electronic structure</article-title>. <source>J Phys Chem</source>. (<year>1993</year>) <volume>97</volume>:<fpage>2467</fpage>&#x02013;<lpage>78</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lapidus</surname> <given-names>IR</given-names></name></person-group>. <article-title>One-dimensional models for two-electron systems</article-title>. <source>Am J Phys</source>. (<year>1975</year>) <volume>43</volume>:<fpage>790</fpage>&#x02013;<lpage>2</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1119/1.9708</pub-id></citation></ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>White</surname> <given-names>RJ</given-names></name> <name><surname>Stillinger</surname> <given-names>FH</given-names></name></person-group>. <article-title>Analytic approach to electron correlation in atoms</article-title>. <source>J Chem Phys</source>. (<year>1970</year>) <volume>52</volume>:<fpage>5800</fpage>&#x02013;<lpage>14</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.1672862</pub-id></citation></ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Loeser</surname> <given-names>JG</given-names></name> <name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name></person-group>. <article-title>Hylleraas-Pekeris treatment of D-dimensional two-electron atoms</article-title>. <source>J Chem Phys</source>. (<year>1986</year>) <volume>84</volume>:<fpage>3882</fpage>&#x02013;<lpage>92</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.450099</pub-id></citation></ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>James</surname> <given-names>HM</given-names></name> <name><surname>Coolidge</surname> <given-names>AS</given-names></name></person-group>. <article-title>On the ground state of Lithium</article-title>. <source>Phys Rev</source>. (<year>1936</year>) <volume>49</volume>:<fpage>688</fpage>.</citation></ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Weiss</surname> <given-names>AW</given-names></name></person-group>. <article-title>Configuration interaction in simple atomic systems</article-title>. <source>Phys Rev</source>. (<year>1961</year>) <volume>122</volume>:<fpage>1826</fpage>.</citation></ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Larsson</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Burke</surname> <given-names>EA</given-names></name></person-group>. <article-title>Variational calculation of the ground state of the lithium atom</article-title>. <source>Phys Rev</source>. (<year>1969</year>) <volume>184</volume>:<fpage>248</fpage>.</citation></ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Scherr</surname> <given-names>CW</given-names></name> <name><surname>Silverman</surname> <given-names>JN</given-names></name> <name><surname>Matsen</surname> <given-names>FA</given-names></name></person-group>. <article-title>Perturbation energy coefficients and ionization potentials of the ground state of three-to ten-electron isoelectronic atomic series</article-title>. <source>Phys Rev</source>. (<year>1962</year>) <volume>127</volume>:<fpage>830</fpage>.</citation></ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Wilson</surname> <given-names>EB</given-names> <suffix>Jr</suffix></name></person-group>. <article-title>Wave functions for the ground state of lithium and three-electron ions</article-title>. <source>J Chem Phys</source>. (<year>1933</year>) <volume>1</volume>:<fpage>210</fpage>&#x02013;<lpage>8</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Abramowitz</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Stegun</surname> <given-names>IA</given-names></name></person-group>. <source>Handbook of Mathematical Functions With Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, Vol. 55</source>. <publisher-name>US Government Printing Office</publisher-name> (<year>1948</year>).</citation></ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bunge</surname> <given-names>CF</given-names></name></person-group>. <article-title>Configuration interaction benchmark for Be ground state</article-title>. <source>Theor Chem Acc</source>. (<year>2010</year>) <volume>126</volume>:<fpage>139</fpage>&#x02013;<lpage>50</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00214-009-0601-5</pub-id></citation></ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>B&#x000FC;sse</surname> <given-names>G</given-names></name> <name><surname>Kleindienst</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>L&#x000FC;chow</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>Nonrelativistic energies for the Be atom: double-linked Hylleraas-CI calculation</article-title>. <source>Int J Quantum Chem</source>. (<year>1998</year>) <volume>66</volume>:<fpage>241</fpage>&#x02013;<lpage>7</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Sims</surname> <given-names>JS</given-names></name> <name><surname>Hagstrom</surname> <given-names>SA</given-names></name></person-group>. <article-title>Hylleraas-configuration-interaction study of the 1s ground state of neutral beryllium</article-title>. <source>Phys Rev A</source>. (<year>2011</year>) <volume>83</volume>:<fpage>032518</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PHYSREVA.83.032518</pub-id></citation></ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Puchalski</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Komasa</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Pachucki</surname> <given-names>K</given-names></name></person-group>. <article-title>Testing quantum electrodynamics in the lowest singlet states of the beryllium atom</article-title>. <source>Phys Rev A</source>. (<year>2013</year>) <volume>87</volume>:<fpage>030502</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.87.030502</pub-id></citation></ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Stanke</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Komasa</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Bubin</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Adamowicz</surname> <given-names>L</given-names></name></person-group>. <article-title>Five lowest S 1 states of the Be atom calculated with a finite-nuclear-mass approach and with relativistic and QED corrections</article-title>. <source>Phys Rev A</source>. (<year>2009</year>) <volume>80</volume>:<fpage>022514</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.80.022514</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">20331283</pub-id></citation></ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>James</surname> <given-names>HM</given-names></name> <name><surname>Coolidge</surname> <given-names>AS</given-names></name></person-group>. <article-title>The ground state of the hydrogen molecule</article-title>. <source>J Chem Phys</source>. (<year>1933</year>) <volume>1</volume>:<fpage>825</fpage>&#x02013;<lpage>35</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.1749252</pub-id></citation></ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kolos</surname> <given-names>W</given-names></name> <name><surname>Roothaan</surname> <given-names>CCJ</given-names></name></person-group>. <article-title>Accurate electronic wave functions for the <italic>H</italic><sub>2</sub> molecule</article-title>. <source>Rev Mod Phys</source>. (<year>1960</year>) <volume>32</volume>:<fpage>219</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/RevModPhys.32.219</pub-id></citation></ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Svidzinsky</surname> <given-names>AA</given-names></name> <name><surname>Scully</surname> <given-names>MO</given-names></name> <name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name></person-group>. <article-title>Simple and surprisingly accurate approach to the chemical bond obtained from dimensional scaling</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source>. (<year>2005</year>) <volume>95</volume>:<fpage>080401</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.95.080401</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">16196837</pub-id></citation></ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Chen</surname> <given-names>G</given-names></name> <name><surname>Chin</surname> <given-names>SA</given-names></name> <name><surname>Dou</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Kapale</surname> <given-names>KT</given-names></name> <name><surname>Kim</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Svidzinsky</surname> <given-names>AA</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>The two electron molecular bond revisited: from Bohr orbits to two-center orbitals</article-title>. <source>Adv At Mol Opt Phys</source>. (<year>2005</year>) <volume>51</volume>:<fpage>93</fpage>&#x02013;<lpage>238</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S1049-250X(05)51015-2</pub-id></citation></ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="web"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Olivares-Pil&#x000F3;n</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Turbiner</surname> <given-names>AV</given-names></name></person-group>. <article-title>Towards the theory of Potential Energy Curves for diatomic molecular ions: <inline-formula><mml:math id="M144"><mml:mi>H</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> case</article-title>. <source>arXiv [preprint].</source> arXiv:1904.06614. (<year>2019</year>). Available online at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://arxiv.org/abs/1904.06614">https://arxiv.org/abs/1904.06614</ext-link></citation></ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lapidus</surname> <given-names>IR</given-names></name></person-group>. <article-title>One-dimensional hydrogen molecule revisited</article-title>. <source>Am J Phys</source>. (<year>1982</year>) <volume>50</volume>:<fpage>453</fpage>&#x02013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1119/1.12833</pub-id></citation></ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Herrick</surname> <given-names>DR</given-names></name></person-group>. <article-title>Degeneracies in energy levels of quantum systems of variable dimensionality</article-title>. <source>J Math Phys</source>. (<year>1975</year>) <volume>16</volume>:<fpage>281</fpage>&#x02013;<lpage>3</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.522538</pub-id></citation></ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bauschlicher</surname> <given-names>CW</given-names></name> <name><surname>Langhoff</surname> <given-names>SR</given-names></name> <name><surname>Taylor</surname> <given-names>PR</given-names></name></person-group>. <article-title>Accurate quantum chemical calculations</article-title>. <source>Adv Chem Phys</source>. (<year>1990</year>) <volume>77</volume>:<fpage>103</fpage>&#x02013;<lpage>61</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Sherrill</surname> <given-names>CD</given-names></name> <name><surname>Schaefer</surname> <given-names>HF</given-names> <suffix>III</suffix></name></person-group>. <article-title>The configuration interaction method: advances in highly correlated approaches</article-title>. In: <person-group person-group-type="editor"><name><surname>L&#x000F6;wdin</surname> <given-names>P-O</given-names></name> <name><surname>Sabin</surname> <given-names>JR</given-names></name> <name><surname>Zerner</surname> <given-names>MC</given-names></name> <name><surname>Br&#x000E4;ndas</surname> <given-names>E</given-names></name></person-group> editors. <source>Advances in Quantum Chemistry</source>. Vol. 34. <publisher-loc>San Diego, CA</publisher-loc>: <publisher-name>Elsevier</publisher-name> (<year>1999</year>). p. <fpage>143</fpage>&#x02013;<lpage>269</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>McClean</surname> <given-names>JR</given-names></name> <name><surname>Rubin</surname> <given-names>NC</given-names></name> <name><surname>Sung</surname> <given-names>KJ</given-names></name> <name><surname>Kivlichan</surname> <given-names>ID</given-names></name> <name><surname>Monroig</surname> <given-names>XB</given-names></name> <name><surname>Cao</surname> <given-names>Y</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>OpenFermion: the electronic structure package for quantum computers</article-title>. <source>Quant Sci Technol</source>. (<year>2020</year>) <volume>5</volume>:<fpage>034014</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/2058-9565/ab8ebc</pub-id></citation></ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kais</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Sung</surname> <given-names>SM</given-names></name> <name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name></person-group>. <article-title>Large-Z and-N dependence of atomic energies from renormalization of the large-dimension limit</article-title>. <source>Int J Quantum Chem</source>. (<year>1994</year>) <volume>49</volume>:<fpage>657</fpage>&#x02013;<lpage>74</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/qua.560490511</pub-id></citation></ref>
<ref id="B45">
<label>45.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Cardy</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <source>Scaling and Renormalization in Statistical Physics</source>. Vol. 5. <publisher-loc>Cambridge, UK</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>1996</year>).</citation></ref>
<ref id="B46">
<label>46.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kais</surname> <given-names>S</given-names></name></person-group>. <article-title>Entanglement, electron correlation, and density matrices</article-title>. <source>Adv Chem Phys</source>. (<year>2007</year>) <volume>134</volume>:<fpage>493</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/9780470106600.ch18</pub-id></citation></ref>
<ref id="B47">
<label>47.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Huang</surname> <given-names>Z</given-names></name> <name><surname>Wang</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Kais</surname> <given-names>S</given-names></name></person-group>. <article-title>Entanglement and electron correlation in quantum chemistry calculations</article-title>. <source>J Mod Opt</source>. (<year>2006</year>) <volume>53</volume>:<fpage>2543</fpage>&#x02013;<lpage>58</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/09500340600955674</pub-id></citation></ref>
<ref id="B48">
<label>48.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Chandler</surname> <given-names>D</given-names></name></person-group>. <source>Introduction to Modern Statistical Mechanics</source>. <publisher-loc>Oxford</publisher-loc>: <publisher-name>Oxford University Press</publisher-name> (<year>1987</year>).</citation></ref>
<ref id="B49">
<label>49.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Loeser</surname> <given-names>JG</given-names></name> <name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name></person-group>. In: <person-group person-group-type="editor"><name><surname>Tsipis</surname> <given-names>CA</given-names></name> <name><surname>Popov</surname> <given-names>VS</given-names></name> <name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name> <name><surname>Avery</surname> <given-names>JS</given-names></name></person-group> editors. <article-title>Dimensional Scaling</article-title>. <source>New Methods in Quantum Theory.</source> <edition>1st Edn</edition>. <publisher-loc>Dordrecht</publisher-loc>: <publisher-name>Kluwer Academic Pub</publisher-name> (<year>1996</year>) <fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>32</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B50">
<label>50.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ising</surname> <given-names>E</given-names></name></person-group>. <article-title>Beitrag zur theorie des ferromagnetismus</article-title>. <source>Z Phys</source>. (<year>1925</year>) <volume>31</volume>:<fpage>253</fpage>&#x02013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF02980577</pub-id></citation></ref>
<ref id="B51">
<label>51.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Stanley</surname> <given-names>HE</given-names></name></person-group>. <article-title>Spherical model as the limit of infinite spin dimensionality</article-title>. <source>Phys Rev</source>. (<year>1968</year>) <volume>176</volume>:<fpage>718</fpage>&#x02013;<lpage>22</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRev.176.718</pub-id></citation></ref>
<ref id="B52">
<label>52.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Berlin</surname> <given-names>TH</given-names></name> <name><surname>Kac</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>The spherical model of a ferromagnet</article-title>. <source>Phys Rev</source>. (<year>1952</year>) <volume>86</volume>:<fpage>821</fpage>&#x02013;<lpage>35</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRev.86.821</pub-id></citation></ref>
<ref id="B53">
<label>53.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name></person-group>. <article-title>Dimensional scaling and renormalization</article-title>. <source>Int J Quantum Chem</source>. (<year>1996</year>) <volume>57</volume>:<fpage>295</fpage>&#x02013;<lpage>308</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/(SICI)1097-461X(1996)57:3&#x0003C;295::AID-QUA3&#x0003E;3.0.CO;2-T</pub-id></citation></ref>
<ref id="B54">
<label>54.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Xia</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Bian</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>Kais</surname> <given-names>S</given-names></name></person-group>. <article-title>Electronic structure calculations and the Ising Hamiltonian</article-title>. <source>J Phys Chem B</source>. (<year>2017</year>) <volume>122</volume>:<fpage>3384</fpage>&#x02013;<lpage>95</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/acs.jpcb.7b10371</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">29099600</pub-id></citation></ref>
<ref id="B55">
<label>55.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Nielsen</surname> <given-names>MA</given-names></name> <name><surname>Chuang</surname> <given-names>IL</given-names></name></person-group>. <source>Quantum Computation and Quantum Information: 10th Anniversary Edition</source>. <publisher-loc>Cambridge, UK</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>2010</year>). <pub-id pub-id-type="pmid">21677847</pub-id></citation></ref>
<ref id="B56">
<label>56.</label>
<citation citation-type="web"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ghosh</surname> <given-names>KJB</given-names></name> <name><surname>Kais</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Herschbach</surname> <given-names>DR</given-names></name></person-group>. <article-title>Unorthodox dimensional interpolations for He, Li, Be atoms and hydrogen molecule</article-title>. <source>arXiv [preprint].</source> arXiv:2004.11489. (<year>2020</year>). Available online at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://arxiv.org/abs/2004.11489">https://arxiv.org/abs/2004.11489</ext-link></citation></ref>
</ref-list> 
</back>
</article>