<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<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="publisher-id">1166566</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2023.1166566</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>Theory of isomeric excitation of <sup>229</sup>Th via electronic processes</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Zhang and Wang</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fphy.2023.1166566">10.3389/fphy.2023.1166566</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Hanxu</given-names>
</name>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2157857/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Xu</given-names>
</name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
</contrib>
</contrib-group>
<aff>
<institution>Graduate School</institution>, <institution>China Academy of Engineering Physics</institution>, <addr-line>Beijing</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2048598/overview">Bing Guo</ext-link>, China Institute of Atomic Energy, China</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/132682/overview">Mikhail G. Kozlov</ext-link>, Petersburg Nuclear Physics Institute (RAS), Russia</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2140824/overview">Wen Luo</ext-link>, University of South China, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1023087/overview">Zhao Yongtao</ext-link>, Xi&#x2019;an Jiaotong University, China</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Xu Wang, <email>xwang@gscaep.ac.cn</email>
</corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>27</day>
<month>06</month>
<year>2023</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2023</year>
</pub-date>
<volume>11</volume>
<elocation-id>1166566</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>15</day>
<month>02</month>
<year>2023</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>07</day>
<month>06</month>
<year>2023</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2023 Zhang and Wang.</copyright-statement>
<copyright-year>2023</copyright-year>
<copyright-holder>Zhang and Wang</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>A unified theoretical framework is presented for the isomeric excitation of the <sup>229</sup>Th nucleus via electronic processes. These processes include nuclear excitation by electron transition (NEET), nuclear excitation by electron capture (NEEC), and nuclear excitation by inelastic electron scattering (NEIES). Detailed calculation results on the excitation rate and the excitation cross section are presented.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>thorium-229</kwd>
<kwd>isomer</kwd>
<kwd>nuclear excitation</kwd>
<kwd>NEET</kwd>
<kwd>NEEC</kwd>
<kwd>NEIES</kwd>
</kwd-group>
<contract-num rid="cn001">12088101</contract-num>
<contract-num rid="cn002">U1930403</contract-num>
<contract-sponsor id="cn001">National Natural Science Foundation of China<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100001809</named-content>
</contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn002">NSAF Joint Fund<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100010906</named-content>
</contract-sponsor>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Nuclear Physics</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>In 1976, Kroger and Reich proposed that <sup>229</sup>Th has an isomeric state with energy below 100&#xa0;eV (denoted as <sup>229m</sup>Th) [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]. With the development of experimental techniques, the energy of this isomeric state was estimated to be 1 &#xb1; 4&#xa0;eV [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>], 3.5 &#xb1; 1.0&#xa0;eV [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>], 7.6 &#xb1; 0.5&#xa0;eV [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>], and recently 8.28 &#xb1; 0.17&#xa0;eV [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>]. The energy of the second excited state of <sup>229</sup>Th is 29&#xa0;keV. The second lowest nuclear state is the isomeric state of <sup>235</sup>U, which has an energy of 76&#xa0;eV [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]. Therefore, <sup>229m</sup>Th is the only known nuclear excited state on the 1-eV order of magnitude, and it has attracted much attention in recent years for its potential applications in nuclear optical clocks [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>], nuclear lasers [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>], checking temporal variations of fundamental constants [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>], etc.</p>
<p>These potential applications make it desirable to prepare the isomeric state in a controllable and efficient way. Currently, <sup>229m</sup>Th can be obtained from <italic>&#x3b1;</italic> decay of <sup>233</sup>U or <italic>&#x3b2;</italic> decay of <sup>229</sup>Ac [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>]. The efficiency of the former decay is very low with the obtained nuclei having a recoil energy of 84&#xa0;keV, and the latter decay is subject to low yield of <sup>229</sup>Ac. Direct light excitation using vacuum ultraviolet light has been attempted by several groups without success [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>]. Possible reasons include inaccurate knowledge of the isomeric energy, competing fluorescence signals from the electrons, competition with nonradiative channels, etc. In 2019, Masuda et al. obtained this isomeric state experimentally by an indirect light excitation approach [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>]. They used narrowband 29&#xa0;keV synchrotron radiations to excite the <sup>229</sup>Th nuclei from the ground state to the second excited state which then decays preferably into the isomeric state [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]. Excitation processes via coupling to electrons have also been extensively studied, for example, electronic bridge (EB) processes [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>], inelastic scattering of electrons [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>] or muons [<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>], and laser-driven electron recollision [<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>].</p>
<p>In the current paper we consider nuclear excitation of <sup>229</sup>Th by three different but related electronic processes. They include nuclear excitation by electron transition (NEET) [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>], nuclear excitation by electron capture (NEEC) [<xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B50">50</xref>], and nuclear excitation by inelastic electron scattering (NEIES) [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>]. <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> shows an illustration of these three processes: (a) NEET occurs when the electron transitions from a higher bound state to a lower bound state and excites the nucleus simultaneously. It was first proposed in 1973 in <sup>235</sup>U [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>] and has been confirmed experimentally with <sup>197</sup>Au [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>]. (b) NEEC occurs when a free electron is captured by an ion and excites the nucleus with the released energy. It has been proposed and widely discussed for a long time, mostly with <sup>93</sup>Mo. At present there are still discrepancies between theoretical calculations and experimental results, and also between different experiments [<xref ref-type="bibr" rid="B48">48</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B50">50</xref>]. (c) NEIES occurs when the electron transitions from a higher continuum state to a lower continuum state. It is a widely studied process in nuclear physics, almost all with high-energy electrons [<xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B58">58</xref>]. Tkalya proposes to excite <sup>229</sup>Th with low-energy electrons on the order of 10&#xa0;eV [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>]. We have also calculated and analyzed this process in depth in our previous work [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>].</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Schematic illustration of NEET, NEEC and NEIES processes. NEET is associated with bound-bound electronic transitions, NEEC is associated with free-bound transitions, and NEIES is associated with free-free transitions. The nucleus is excited from the ground state to the isomeric state by the energy released from the electronic process.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-11-1166566-g001.tif"/>
</fig>
<p>The goal of the current work is twofold. One is to provide a unified theoretical framework for the three electronic excitation processes. They are usually studied separately, but they are in fact related with differences only in the type of the initial or the final electronic states. The other goal is to present the NEET, NEEC, and NEIES results for <sup>229m</sup>Th. Although the NEIES process has been studied previously [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>], results of NEET or NEEC have not been reported for <sup>229</sup>Th in the literature, as far as we are aware of. Our results presented here can be directly used for the excitation of <sup>229</sup>Th in complex environments, such as plasmas, beam collisions, etc.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Theoretical framework</title>
<sec id="s2-1">
<title>2.1 Transition rate</title>
<p>The common point of NEET, NEEC, and NEIES is that the electron transitions from a state with higher energy to a state with lower energy, and the nucleus is excited simultaneously with the released energy. No photons are emitted during these processes. The system (consisting of a nucleus, an electron, and a quantized radiation field) transitions from an initial state &#x7c;<italic>i</italic>&#x27e9; (<italic>t</italic> &#x3d; <italic>t</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>) to a final state &#x7c;<italic>f</italic>&#x27e9; (<italic>t</italic> &#x3d; <italic>t</italic>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub>) under the effect of an interaction Hamiltonian <italic>V</italic>. The time evolution operator of the system is given as<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m1">
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">P</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m2">
<mml:mi mathvariant="script">P</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is the chronological operator, and <italic>V</italic>
<sub>
<italic>I</italic>
</sub>(<italic>t</italic>) is <italic>V</italic> in the interaction picture,<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m3">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Expand the time evolution operator and assume the following three conditions: (a) &#x7c;<italic>i</italic>&#x27e9; &#x2260; &#x7c;<italic>f</italic>&#x27e9;; (b) <italic>t</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x3d; 0, <italic>t</italic>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x221e;</italic>; and (c) the initial and final states have a total dissipation rate &#x393;<sub>t</sub>, so the time evolution of the wave function is multiplied by <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m4">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>t</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>. After integrating over time, the transition matrix element can be written as<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m5">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>t</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>where <italic>I</italic> is the unit operator. The transition rate can be given as the transition probability divided by the lifetime <italic>&#x3c4;</italic> &#x3d; 1/&#x393;<sub>t</sub> of the system<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m6">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>t</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>where <italic>L</italic>
<sub>t</sub> is a normalized Lorenzian function<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m7">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>t</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>t</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>t</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>Consider the on-shell condition of <italic>E</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x3d; <italic>E</italic>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub>, and if the dissipation in the system or the subsequent decay process can be ignored, then &#x393;<sub>t</sub> approaches 0, and the Lorenzian reduces to the Dirac-<italic>&#x3b4;</italic> function<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m8">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Given the interaction operator <italic>V</italic> and the initial and final states of the system, the interaction matrix element <italic>V</italic>
<sub>
<italic>fi</italic>
</sub> can be calculated. Then the transition rate can then be obtained with Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">4</xref> or Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">6</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>2.2 Initial and final states</title>
<p>The system under consideration consists of a nucleus, an electron, and a quantized radiation field. The total Hamiltonian can be written as<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m9">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>rad</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>where <italic>H</italic>
<sub>
<italic>n</italic>
</sub> is the Hamiltonian for the nucleus, <italic>H</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub> for the electron, and <italic>H</italic>
<sub>rad</sub> for the radiation field. <italic>V</italic> is the interaction Hamiltonian. The initial state &#x7c;<italic>i</italic>&#x27e9; and the final state &#x7c;<italic>f</italic>&#x27e9; are eigenstates of <italic>H</italic>
<sub>0</sub>.</p>
<p>The state of the total system is written as the product of the states of the nucleus &#x7c;<italic>IM</italic>&#x27e9;, of the electron &#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>&#x27e9;, and of the radiation field with <italic>n</italic> optical quanta &#x7c;<italic>n</italic>&#x27e9;:<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m10">
<mml:mtable class="eqnarray">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>Here <italic>I</italic>
<sub>
<italic>i</italic>,<italic>f</italic>
</sub> and <italic>M</italic>
<sub>
<italic>i</italic>,<italic>f</italic>
</sub> are the total angular momentum and the magnetic quantum number of the initial or the final state of the nucleus.</p>
<p>For the nuclear part, the initial state is the nuclear ground state with energy, <italic>E</italic>
<sub>g</sub> &#x3d; 0&#xa0;eV and spin parity <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m11">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>g</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, and the final state is the isomeric state with energy <italic>E</italic>
<sub>is</sub> &#x3d; 8.28&#xa0;eV and spin parity <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m12">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>is</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>. For the radiation-field part, both the initial and the final state is &#x7c;0&#x27e9; (viz. the vacuum state) because the processes have no absorption and emission of real photons. Exchanging of virtual photons happens between the electron and the nucleus in intermediate states.</p>
<p>The electronic wave functions are eigenstates of the time-independent Dirac equation<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m13">
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m14">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m15">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>nu</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x2b; <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m16">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>el</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the potential energy felt by the electron, which is provided by the <sup>229</sup>Th nucleus and the atomic electron cloud. The potential energies have the form<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="m17">
<mml:mtable class="eqnarray-star">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>nu</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>nu</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>el</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>el</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula>
<italic>&#x3c1;</italic>
<sub>nu/el</sub> is the charge density of the nucleus/electron shell.</p>
<p>For the NEET process, &#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>&#x27e9; and &#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub>&#x27e9; are both Dirac bound states with the form<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m18">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>where <italic>g</italic>
<sub>
<italic>n&#x3b7;</italic>
</sub>(<italic>r</italic>) and <italic>f</italic>
<sub>
<italic>n&#x3b7;</italic>
</sub>(<italic>r</italic>) are radial wave functions, <italic>n</italic> is the principal quantum number, <italic>&#x3b7;</italic> is a notation determined by the total angular momentum <italic>j</italic> and the orbital angular momentum <italic>l</italic>, and <italic>m</italic> is the magnetic quantum number of <italic>j</italic>. <italic>&#x3b7;</italic> is given by<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m19">
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>For <italic>&#x3b7;</italic> &#x3c; 0, <italic>l</italic> should be changed to <italic>l</italic>&#x2032; &#x3d; 2<italic>j</italic> &#x2212; <italic>l</italic>. &#x3a9;<sub>
<italic>&#x3b7;m</italic>
</sub> are spherical spinors<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m20">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">jlm</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</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:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>where <italic>&#x3c7;</italic>
<sup>
<italic>&#x3bd;</italic>
</sup> is<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m21">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For the NEIES process, &#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>&#x27e9; and &#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub>&#x27e9; are both Dirac scattering states, which can be expanded into partial wave series [<xref ref-type="bibr" rid="B59">59</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B60">60</xref>]:<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m22">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>The initial state (before scattering) takes the plus sign and the final state (after scattering) takes the minus sign: &#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>&#x27e9; &#x3d; &#x7c;<bold>
<italic>k</italic>
</bold>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>&#x27e9;<sup>(&#x2b;)</sup> and &#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub>&#x27e9; &#x3d; &#x7c;<bold>
<italic>k</italic>
</bold>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub>
<italic>&#x3bd;</italic>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub>&#x27e9;<sup>(&#x2212;)</sup>. <bold>
<italic>k</italic>
</bold> is the wave vector. <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m23">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> is the total phase shift.</p>
<p>For the NEEC process, &#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>&#x27e9; is a Dirac scattering state and &#x7c;<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub>&#x27e9; is a Dirac bound state.</p>
</sec>
<sec id="s2-3">
<title>2.3 The interaction matrix element</title>
<p>The interaction Hamiltonian <italic>V</italic> is given by<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m24">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>where the first integral is the couplings between the nuclear current density <bold>
<italic>j</italic>
</bold>
<sub>
<italic>n</italic>
</sub> and the electron current density <bold>
<italic>j</italic>
</bold>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub> with the vector potential <bold>A</bold> of the radiation field. The second integral is the Coulomb interaction between the nucleus and the electron, with <italic>&#x3c1;</italic>
<sub>
<italic>n</italic>
</sub> and <italic>&#x3c1;</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub> being the charge density operator of the nucleus and of the electron, respectively. The vector potential of the radiation field can be expanded in multipole components as<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m25">
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mspace width="0.3333em" class="nbsp"/>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>In the above expression, <italic>&#x3bb;</italic>, <italic>&#x3bc;</italic>, <italic>q</italic> are the angular momentum quantum number, magnetic quantum number, and wave number, respectively, and<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m26">
<mml:mtable class="eqnarray">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">L</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">L</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>Here <italic>R</italic> is the radius of the spherical volume under consideration, <bold>
<italic>L</italic>
</bold> is the angular momentum operator, <italic>j</italic>
<sub>
<italic>&#x3bb;</italic>
</sub>(<italic>qr</italic>) is a spherical Bessel function, and <italic>Y</italic>
<sub>
<italic>&#x3bb;&#x3bc;</italic>
</sub> is the spherical harmonics. The expansion coefficient <italic>a</italic> and its conjugate are the operators for photon annihilation and creation. The matrix elements of these operators are<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m27">
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>where &#x7c;<italic>n</italic>&#x27e9; represents a number state with <italic>n</italic> photons.</p>
<p>Using Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">8</xref> and Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">15</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e18">18</xref>, the transition matrix element <italic>V</italic>
<sub>
<italic>fi</italic>
</sub> can be obtained [<xref ref-type="bibr" rid="B61">61</xref>]<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m28">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">N</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">N</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m29">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m30">
<mml:mi mathvariant="script">N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the electric <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> or magnetic <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> multipole transition operators of the nucleus and of the electron, respectively:<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m33">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x203c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">L</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m34">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x203c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">L</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m35">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi mathvariant="script">N</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x203c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">L</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m36">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi mathvariant="script">N</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x203c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">L</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>In the above formulas <italic>&#x3ba;</italic> &#x3d; &#x394;<italic>E</italic>/<italic>c</italic> with &#x394;<italic>E</italic> &#x3d; 8.28&#xa0;eV being the energy of the isomeric state, and <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m37">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</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 stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the spherical Hankel function of the first kind. For <italic>&#x3ba;r</italic> &#x226A; 1 the asymptotic form <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m38">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</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 stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> may be used [<xref ref-type="bibr" rid="B62">62</xref>].</p>
</sec>
<sec id="s2-4">
<title>2.4 Nuclear excitation rate and cross section</title>
<sec id="s2-4-1">
<title>2.4.1 NEET rate</title>
<p>For NEET, the initial and final states of the electron may have spontaneous radiation, and the isomeric state of the nucleus has an internal conversion rate and a radiation decay rate. Thus, &#x393;<sub>t</sub> in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">5</xref> will be &#x393;<sub>NEET</sub> &#x3d; &#x393;<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x2b; &#x393;<sub>
<italic>f</italic>
</sub> &#x2b; &#x393;<sub>n</sub>, where &#x393;<sub>
<italic>i</italic>/<italic>f</italic>
</sub> is the spontaneous emission rate of electronic state, &#x393;<sub>n</sub> &#x3d; &#x393;<sub>IC</sub> &#x2b; &#x393;<sub>
<italic>&#x3b3;</italic>
</sub> is the natural width of the isomeric state, with &#x393;<sub>IC</sub> being the internal conversion rate and &#x393;<sub>
<italic>&#x3b3;</italic>
</sub> being the radiation decay rate.</p>
<p>Introduce reduced nuclear transition probabilities<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m39">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</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>
<label>(24)</label>
</disp-formula>With Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">10</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">19</xref>, averaging over initial states and summing over final states, the modulus square of the matrix element in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">4</xref> becomes<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m40">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x203c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m41">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is a Clebsch-Gordan coefficient with the relation<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m42">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>and <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m43">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> are radial matrix elements given by<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m44">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>For <italic>M&#x3bb;</italic> type transition, one needs to change <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m45">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">26</xref>. For <italic>&#x3ba;</italic> &#x226A; 1, the <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m46">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<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> term in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">27</xref> can be neglected, since <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m47">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<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:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</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 stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for low energy transitions.</p>
<p>With Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">4</xref> and Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e25">25</xref>, we obtain the transition rate of NEET<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m48">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEET</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x203c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEET</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEET</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>Here, <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m49">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m50">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>is</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. In case of resonant condition, <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m51">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>8.28</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> eV. This applies for NEET, NEEC and NEIES.</p>
</sec>
<sec id="s2-4-2">
<title>2.4.2 NEEC cross section</title>
<p>The excitation rate for the NEEC process can also be derived from Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">4</xref>, except that &#x393;<sub>t</sub> will be different, since the initial state is now a free state. If the electron is captured into the ionic ground state, then &#x393;<sub>NEEC</sub> &#x3d; &#x393;<sub>n</sub>. Otherwise &#x393;<sub>NEEC</sub> &#x3d; &#x393;<sub>
<italic>f</italic>
</sub> &#x2b; &#x393;<sub>n</sub>. With Eqs. <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">10</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">14</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">19</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e24">24</xref>, the modulus square of the interaction matrix element becomes<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m52">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x203c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>The excitation cross section can be defined through <italic>&#x3c9;</italic> &#x3d; <italic>&#x3c3;j</italic>, with <italic>j</italic> being the flux of the initial free state<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m53">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEEC</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x203c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEEC</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEEC</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>&#x393;<sub>NEEC</sub> is usually very small so the Lorenzian can be approximated as the Dirac-<italic>&#x3b4;</italic> function, which has been referred as the isolated resonance approximation [<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>]. Generally speaking, if the energy of the incoming electron has a certain distribution, it is often necessary to integrate over the energy of the free electron. The so-called resonant strength is defined to simplify the calculation<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m54">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEEC</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s2-4-3">
<title>2.4.3 NEIES cross section</title>
<p>For NEIES, Fermi&#x2019;s Golden Rule can be obtained by summing over the final energy states of the electron with Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">6</xref>
<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m55">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>where &#x3a9; is the solid angle of the outgoing direction, <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m56">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> is the asymptotic incoming speed, <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m57">
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> is the density of the final states, <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m58">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:math>
</inline-formula> is the energy of the initial or the final state.</p>
<p>With Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">14</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">19</xref> and Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e24">24</xref>, averaging over initial states and summing over final states, the modulus square of the interaction matrix element becomes<disp-formula id="e33">
<mml:math id="m59">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mn>32</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x203c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</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>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>And the total NEIES cross section is<disp-formula id="e34">
<mml:math id="m60">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEIES</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x203c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</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>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Numerical results</title>
<p>In this section, we present calculation results of <sup>229m</sup>Th excited via NEET, NEEC, and NEIES. For the <sup>229</sup>Th nucleus, the spin parity of the ground state is 5/2<sup>&#x2b;</sup> and that of the isomeric state is 3/2<sup>&#x2b;</sup>, so the transition type is magnetic dipole (<italic>M</italic>1) or electronic quadrupole (<italic>E</italic>2). Relevant information about the nuclear transition matrix elements is packed in the reduced nuclear transition probabilities. There are some degree of uncertainties (roughly by a factor of two) with them, because they are obtained from model calculations or experimental analyses with approximations, for example, calculations in the framework of a quasiparticle-phonon model with inclusion of Coriolis couplings [<xref ref-type="bibr" rid="B63">63</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B64">64</xref>], or experimental data analyses [<xref ref-type="bibr" rid="B65">65</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B68">68</xref>] exploiting Alaga rules [<xref ref-type="bibr" rid="B69">69</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B70">70</xref>]. <italic>Ab initio</italic> calculations of <italic>B</italic> (<italic>E</italic>2/<italic>M</italic>1) for a nucleus like <sup>229</sup>Th are out of reach in the foreseeable future, and there is no conclusive means to judge which set of values is better than other sets. In this paper, we use the values suggested by Minkov and P&#xe1;lffy in 2017 [<xref ref-type="bibr" rid="B71">71</xref>]<disp-formula id="e35">
<mml:math id="m61">
<mml:mtable class="eqnarray">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>is</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mtext>g</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mn>27</mml:mn>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">u</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>is</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mtext>g</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mn>0.0076</mml:mn>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">u</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(35)</label>
</disp-formula>where W.u. stands for Weisskopf units. Note that the direction of nuclear transition has the relation<disp-formula id="e36">
<mml:math id="m62">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mtext>g</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mtext>is</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mtext>is</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mtext>g</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>is</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>g</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</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:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(36)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>According to Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e28">28</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">30</xref> and Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e34">34</xref>, the calculation of the transition rate or the cross section eventually reduces to the calculation of electron radial wave functions in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">27</xref>. In this paper, all calculations involving the electron radial wave functions, including the spontaneous emission rates, are performed using the code RADIAL [<xref ref-type="bibr" rid="B72">72</xref>] with the Dirac-Hartree-Fock-Slater method [<xref ref-type="bibr" rid="B73">73</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B74">74</xref>] and a Fermi charge distribution for the nucleus.</p>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 NEET rate</title>
<p>NEET occurs when the energy difference between two electronic bound states matches the nuclear isomeric energy &#x394;<italic>E</italic> &#x3d; <italic>E</italic>
<sub>is</sub> &#x2212; <italic>E</italic>
<sub>g</sub> &#x3d; 8.28&#xa0;eV. The finite widths of the initial and final states allow transitions to occur when there is a little mismatch of energy. The bigger the energy mismatch, the smaller the excitation rate. For <sup>229m</sup>Th, the half-life is 7 &#xb1; 1 <italic>&#x3bc;</italic>s (&#x393;<sub>IC</sub> &#x2248; 10<sup>&#x2013;11</sup>&#xa0;eV) via internal conversion [<xref ref-type="bibr" rid="B75">75</xref>] and about 1880&#xa0;s (&#x393;<sub>
<italic>&#x3b3;</italic>
</sub> &#x2248; 10<sup>&#x2013;19</sup>&#xa0;eV) via <italic>&#x3b3;</italic> decay [<xref ref-type="bibr" rid="B76">76</xref>], while the half-life of the electronic state is typically on the order of 1&#x2013;10 ns (&#x393;<sub>
<italic>i</italic>/<italic>f</italic>
</sub> &#x2248; 10<sup>&#x2013;8</sup> &#x2212; 10<sup>&#x2013;7</sup>&#xa0;eV). Therefore, usually &#x393;<sub>
<italic>i</italic>/<italic>f</italic>
</sub> &#x226B;&#x393;<sub>IC</sub> &#x226B;&#x393;<sub>
<italic>&#x3b3;</italic>
</sub>.</p>
<p>Because &#x393;<sub>NEET</sub> &#x2248; &#x393;<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x2b; &#x393;<sub>
<italic>f</italic>
</sub> is on the order of 10<sup>&#x2013;8</sup>&#xa0;eV, the width of the Lorenzian is very narrow. To ensure a nonnegligible excitation rate, we try to find <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x2212; <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub> pairs that satisfy: (i) the energy constraint <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m63">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8.28</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> eV, and (ii) the angular-momentum constraint that this channel can excite the nucleus through <italic>M</italic>1 or <italic>E</italic>2 transitions.</p>
<p>The first ionization energy of neutral <sup>229</sup>Th is 6.3 eV, so NEET can not occur in neutral <sup>229</sup>Th. The energy levels of <sup>229</sup>Th with different ionic states are also different. As listed in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>, for <sup>229</sup>Th<sup>1&#x2b;</sup>, a single transition 7<italic>p</italic>
<sub>3/2</sub> &#x2192; 5<italic>f</italic>
<sub>5/2</sub> is found satisfying both constraints (<inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m64">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8.28</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 0.03 eV, <italic>M</italic>1 and <italic>E</italic>2 transitions). Using Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e25">25</xref>
<disp-formula id="e37">
<mml:math id="m65">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1.53</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>20</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mtext>a.u.</mml:mtext>
</mml:math>
<label>(37)</label>
</disp-formula>The initial electronic state 7<italic>p</italic>
<sub>3/2</sub> can decay via spontaneous emission, the rate of which is calculated to be &#x393;<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x3d; 3.76 &#xd7; 10<sup>&#x2212;9</sup> a. u., corresponding to a lifetime of 6.4 ns. The final state 5<italic>f</italic>
<sub>5/2</sub> does not have a spontaneous emission channel. For the nuclear part, the IC channel is closed because the energy of the final electronic state 5<italic>f</italic>
<sub>5/2</sub> is below &#x2212;8.28&#xa0;eV. The <italic>&#x3b3;</italic> decay rate &#x393;<sub>
<italic>&#x3b3;</italic>
</sub> (&#x3d; 1.28 &#xd7; 10<sup>&#x2212;20</sup> a. u.) is negligible due to the very long lifetime. Therefore for this NEET channel &#x393;<sub>NEET</sub> &#x2248; &#x393;<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x3d; 3.76 &#xd7; 10<sup>&#x2212;9</sup> a. u., and the rate of NEET is calculated to be<disp-formula id="e38">
<mml:math id="m66">
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2.02</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(38)</label>
</disp-formula>This value is the rate of NEET for a single <sup>229</sup>Th<sup>&#x2b;</sup> ion assuming that the ion is prepared in the 7<italic>p</italic>
<sub>3/2</sub> initial state.</p>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>NEET channels in <sup>229</sup>Th<sup>1&#x2b;</sup>.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">
<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>
</th>
<th align="center">
<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub>
</th>
<th align="center">Type</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m67">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8.28</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:math>
</inline-formula> (eV)</th>
<th align="center">&#x7c;<italic>V</italic>
<sub>
<italic>fi</italic>
</sub>&#x7c;<sup>2</sup> (a.u.)</th>
<th align="center">&#x393;<sub>NEET</sub> (&#xd7;10<sup>&#x2013;8</sup> a.u.)</th>
<th align="center">
<italic>&#x3c9;</italic>
<sub>NEET</sub> (s<sup>&#x2212;1</sup>)</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">7<italic>p</italic>
<sub>3/2</sub>
</td>
<td align="center">5<italic>f</italic>
<sub>5/2</sub>
</td>
<td align="center">
<italic>M</italic>1, <italic>E</italic>2</td>
<td align="center">0.03</td>
<td align="center">1.53 &#xd7; 10<sup>&#x2212;20</sup>
</td>
<td align="center">0.376</td>
<td align="center">2.02 &#xd7; 10<sup>&#x2212;6</sup>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>Similar calculations can be performed for the <sup>229</sup>Th<sup>2&#x2b;</sup> ion and the <sup>229</sup>Th<sup>3&#x2b;</sup> ion. For the <sup>229</sup>Th<sup>2&#x2b;</sup> ion, four NEET channels are found satisfying the above two constraints, as listed in <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>. For the <sup>229</sup>Th<sup>3&#x2b;</sup> ion, more than 20 NEET channels are found satisfying the above two constraints. However, most of them contribute little. <xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref> lists the seven channels with the largest NEET rate.</p>
<table-wrap id="T2" position="float">
<label>TABLE 2</label>
<caption>
<p>NEET channels in <sup>229</sup>Th<sup>2&#x2b;</sup>.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">
<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>
</th>
<th align="center">
<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub>
</th>
<th align="center">Type</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m68">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8.28</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:math>
</inline-formula> (eV)</th>
<th align="center">&#x7c;<italic>V</italic>
<sub>
<italic>fi</italic>
</sub>&#x7c;<sup>2</sup> (a.u.)</th>
<th align="center">&#x393;<sub>NEET</sub> (&#xd7;10<sup>&#x2013;8</sup> a.u.)</th>
<th align="center">
<italic>&#x3c9;</italic>
<sub>NEET</sub> (s<sup>&#x2212;1</sup>)</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">9<italic>p</italic>
<sub>3/2</sub>
</td>
<td align="center">7<italic>p</italic>
<sub>3/2</sub>
</td>
<td align="center">
<italic>M</italic>1, <italic>E</italic>2</td>
<td align="center">0.025</td>
<td align="center">6.78 &#xd7; 10<sup>&#x2212;16</sup>
</td>
<td align="center">2.52</td>
<td align="center">0.87</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">15<italic>d</italic>
<sub>3/2</sub>
</td>
<td align="center">8<italic>s</italic>
<sub>1/2</sub>
</td>
<td align="center">
<italic>M</italic>1, <italic>E</italic>2</td>
<td align="center">0.012</td>
<td align="center">4.14 &#xd7; 10<sup>&#x2212;19</sup>
</td>
<td align="center">1.49</td>
<td align="center">1.3 &#xd7; 10<sup>&#x2212;3</sup>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">15<italic>d</italic>
<sub>5/2</sub>
</td>
<td align="center">8<italic>s</italic>
<sub>1/2</sub>
</td>
<td align="center">
<italic>E</italic>2</td>
<td align="center">0.0076</td>
<td align="center">6.92 &#xd7; 10<sup>&#x2212;22</sup>
</td>
<td align="center">1.47</td>
<td align="center">5.42 &#xd7; 10<sup>&#x2212;6</sup>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">16<italic>s</italic>
<sub>1/2</sub>
</td>
<td align="center">8<italic>s</italic>
<sub>1/2</sub>
</td>
<td align="center">
<italic>M</italic>1</td>
<td align="center">0.032</td>
<td align="center">3.39 &#xd7; 10<sup>&#x2212;15</sup>
</td>
<td align="center">1.54</td>
<td align="center">1.57</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T3" position="float">
<label>TABLE 3</label>
<caption>
<p>NEET channels in <sup>229</sup>Th<sup>3&#x2b;</sup>.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">
<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>
</th>
<th align="center">
<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub>
</th>
<th align="center">Type</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m69">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8.28</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:math>
</inline-formula> (eV)</th>
<th align="center">&#x7c;<italic>V</italic>
<sub>
<italic>fi</italic>
</sub>&#x7c;<sup>2</sup> (a.u.)</th>
<th align="center">&#x393;<sub>NEET</sub> (&#xd7;10<sup>&#x2013;8</sup> a.u.)</th>
<th align="center">
<italic>&#x3c9;</italic>
<sub>NEET</sub> (s<sup>&#x2212;1</sup>)</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">12<italic>p</italic>
<sub>3/2</sub>
</td>
<td align="center">8<italic>p</italic>
<sub>3/2</sub>
</td>
<td align="center">
<italic>M</italic>1, <italic>E</italic>2</td>
<td align="center">0.055</td>
<td align="center">1.70 &#xd7; 10<sup>&#x2212;16</sup>
</td>
<td align="center">2.11</td>
<td align="center">0.037</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">24<italic>s</italic>
<sub>1/2</sub>
</td>
<td align="center">9<italic>s</italic>
<sub>1/2</sub>
</td>
<td align="center">
<italic>M</italic>1</td>
<td align="center">0.037</td>
<td align="center">8.15 &#xd7; 10<sup>&#x2212;16</sup>
</td>
<td align="center">3.28</td>
<td align="center">0.604</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">25<italic>s</italic>
<sub>1/2</sub>
</td>
<td align="center">9<italic>s</italic>
<sub>1/2</sub>
</td>
<td align="center">
<italic>M</italic>1</td>
<td align="center">0.014</td>
<td align="center">7.04 &#xd7; 10<sup>&#x2212;16</sup>
</td>
<td align="center">3.27</td>
<td align="center">0.075</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">24<italic>d</italic>
<sub>3/2</sub>
</td>
<td align="center">9<italic>s</italic>
<sub>1/2</sub>
</td>
<td align="center">
<italic>M</italic>1, <italic>E</italic>2</td>
<td align="center">0.016</td>
<td align="center">8.95 &#xd7; 10<sup>&#x2212;20</sup>
</td>
<td align="center">3.24</td>
<td align="center">3.39 &#xd7; 10<sup>&#x2212;6</sup>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">26<italic>s</italic>
<sub>1/2</sub>
</td>
<td align="center">8<italic>d</italic>
<sub>3/2</sub>
</td>
<td align="center">
<italic>M</italic>1, <italic>E</italic>2</td>
<td align="center">0.006</td>
<td align="center">1.59 &#xd7; 10<sup>&#x2212;19</sup>
</td>
<td align="center">2.00</td>
<td align="center">2.68 &#xd7; 10<sup>&#x2212;3</sup>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">25<italic>d</italic>
<sub>3/2</sub>
</td>
<td align="center">8<italic>d</italic>
<sub>3/2</sub>
</td>
<td align="center">
<italic>M</italic>1, <italic>E</italic>2</td>
<td align="center">0.004</td>
<td align="center">4.17 &#xd7; 10<sup>&#x2212;19</sup>
</td>
<td align="center">1.98</td>
<td align="center">1.91 &#xd7; 10<sup>&#x2212;4</sup>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">25<italic>d</italic>
<sub>5/2</sub>
</td>
<td align="center">8<italic>d</italic>
<sub>3/2</sub>
</td>
<td align="center">
<italic>M</italic>1, <italic>E</italic>2</td>
<td align="center">0.003</td>
<td align="center">6.77 &#xd7; 10<sup>&#x2212;20</sup>
</td>
<td align="center">1.95</td>
<td align="center">3.69 &#xd7; 10<sup>&#x2212;5</sup>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 NEEC cross section</title>
<p>The NEEC cross sections are calculated with Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">30</xref>. <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2A</xref> presents the largest 10 NEEC channels of <sup>229</sup>Th<sup>1&#x2b;,2&#x2b;,3&#x2b;</sup> ions. The peak values of these dominant channels are on the order of 10<sup>3</sup> to 10<sup>9</sup>&#xa0;b. The highest one shown by the inset corresponds to electron capture into the ground state (7<italic>s</italic>
<sub>1/2</sub>) of the <sup>229</sup>Th<sup>1&#x2b;</sup> ion, which has no spontaneous emission channel. In this case, &#x393;<sub>NEEC</sub> &#x3d; &#x393;<sub>IC</sub> &#x3d; 8 &#xd7; 10<sup>&#x2212;11</sup>&#xa0;eV. It should be pointed out that each line in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2A</xref> is actually a Lorenzian with a relatively narrow width, as illustrated by the inset. The peak represents the resonant condition <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m70">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>8.28</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> eV. From <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>, <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>, and <xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref> one can see the spontaneous emission rate usually being on the order of 10<sup>&#x2013;8</sup>&#xa0;eV. Note that the importance of a NEEC channel is not only determined by the peak height, but also determined by the peak width, or the rate &#x393;<sub>NEEC</sub>. After integrating over energy, we have the resonant strength <italic>S</italic> as shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2B</xref>. The resonant strengths of these dominant channels are on the order of 10<sup>&#x2013;4</sup> to 1&#xa0;b&#x22c5;eV. The cross section and the resonant strength help us to identify the dominant NEEC channels.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>
<bold>(A)</bold> Isomeric excitation cross sections of <sup>229</sup>Th<sup>1&#x2b;,2&#x2b;,3&#x2b;</sup> ions through NEEC. For each ionic state, the largest 10 NEEC channels are shown. The inset zooms in a small energy range around 2.38&#xa0;eV. <bold>(B)</bold> The corresponding resonant strengths <italic>S</italic>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-11-1166566-g002.tif"/>
</fig>
<p>In real calculations, it is often found that the <italic>S</italic> values of some channels are several orders of magnitude larger than other channels. <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3A</xref> shows the resonant strengths of different channels captured into electronic states with different principal quantum numbers and orbital angular momenta. When the principal quantum number increases, the resonant strength decreases. And when the orbital angular momentum increases, the resonant strength decreases exponentially. The reason is that the radial matrix element in Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">27</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e31">31</xref> decreases rapidly with the increase of <italic>n</italic> and <italic>l</italic>. <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3B</xref> shows the radial matrix element <italic>M</italic>
<sub>
<italic>fi</italic>
</sub> as a function of the integral upper limit <italic>r</italic>. When the final state is 7<italic>s</italic>
<sub>1/2</sub>, <italic>M</italic>
<sub>
<italic>fi</italic>
</sub> is lager than that of 10<italic>s</italic>
<sub>1/2</sub> and 7<italic>d</italic>
<sub>3/2</sub>, and the value of <italic>M</italic>
<sub>
<italic>fi</italic>
</sub> converges where <italic>r</italic> is very small (usually smaller than 0.1 a. u.). This means that the wave function close to the nucleus is dominant. These phenomena are caused by the change of the radial wave function with <italic>n</italic> and <italic>l</italic>. For the final state of electron, the larger the <italic>n</italic> and <italic>l</italic>, the farther away the electron from the nucleus, the smaller the amplitude of the wave function near the nucleus. For the initial state of electron, partial-wave components with small angular momenta are more appreciably distorted [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>]. Therefore, the amplitudes of the partial wave with large angular momenta are much smaller than that with <italic>l</italic> &#x3d; 0.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>
<bold>(A)</bold> NEEC resonant strengths <italic>S</italic> for captures into <italic>ns</italic>, <italic>np</italic>, <italic>nd</italic> electronic states of the <sup>229</sup>Th<sup>1&#x2b;</sup> ion as a function of the free-electron energy. <bold>(B)</bold> Radial matrix element <italic>M</italic>
<sub>
<italic>fi</italic>
</sub> of partial wave transition channels when the free electron is captured into different bound states.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-11-1166566-g003.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s3-3">
<title>3.3 NEIES cross section</title>
<p>The NEIES process has been discussed in detail previously, for <sup>229</sup>Th [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>] and <sup>235</sup>U [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>]. Here we just mention it briefly.</p>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> displays the NEIES cross sections for different ion-core potentials. Three cases have been shown, namely, the neutral <sup>229</sup>Th atom, the bare nucleus <sup>229</sup>Th<sup>90&#x2b;</sup>, and without the ion-core potential [i.e., <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m71">
<mml:mi mathvariant="script">V</mml:mi>
<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>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">9</xref>]. When the ion-core potential is taken into account, the wave function in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">14</xref> is a distorted wave. When the ion-core potential is ignored, the wave function in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">14</xref> is a plane wave. It can be seen from <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> that for the distorted wave, the cross sections are on the order of 10<sup>&#x2013;3</sup> to 10<sup>&#x2013;2</sup>&#xa0;b for electron energies around 10&#xa0;eV. Then the cross section decreases gradually with the increase of the electron energy. Besides, there is no significant difference between the neutral <sup>229</sup>Th and the <sup>229</sup>Th<sup>90&#x2b;</sup> (except around 10&#xa0;eV), telling that the cross section has a very weak ionic-state dependency. For the plane wave, however, the cross section is smaller by several orders of magnitude. This is due to the failure for the plane wave to describe the behavior of the electron wave function near the nucleus [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>].</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>NEIES cross section of <sup>229</sup>Th nucleus for different ion-core potentials, as labeled.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-11-1166566-g004.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s3-4">
<title>3.4 Isomer excitation in plasmas</title>
<p>In this section, we consider isomer excitation via the above-explained electronic processes in plasmas, which are assumed to be in thermal equilibrium. The distribution of ionic states can be estimated using the Saha equation [<xref ref-type="bibr" rid="B77">77</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B78">78</xref>]<disp-formula id="e39">
<mml:math id="m72">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3f5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(39)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m73">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> designates the number density of the ions with charge <italic>i</italic> and in the <italic>k</italic>-th electronic state, and <italic>n</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub> is the number density of free electrons. <italic>g</italic>
<sub>
<italic>k</italic>
</sub> is the degeneracy of the <italic>k</italic> state. <italic>k</italic>
<sub>
<italic>B</italic>
</sub> is the Boltzmann constant, <italic>T</italic> is the plasma temperature. <italic>&#x3f5;</italic>
<sub>
<italic>jk</italic>
</sub> is the energy required to go from state <italic>j</italic> to <italic>k</italic>.</p>
<p>The rate of exciting a single <sup>229</sup>Th nucleus in the plasma is<disp-formula id="e40">
<mml:math id="m74">
<mml:mtable class="eqnarray">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEET</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEEC</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEIES</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEET</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEEC</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEIES</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(40)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m75">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is the probability of an atom in ionic state <italic>i</italic> and electronic state <italic>j</italic>, calculated by Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e39">39</xref>. <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m76">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEET</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is the corresponding NEET rate. <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m77">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is the total probability of ionic state <italic>i</italic>. <italic>f</italic>(<italic>E</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>) is the normalized distribution function of the electron kinetic energy. Under thermal equilibrium, <italic>f</italic>(<italic>E</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>) follows the Maxwell-Boltzmann distribution, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>. <italic>v</italic>
<sub>
<italic>E</italic>
</sub> is the velocity of the free electron.</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>The kinetic energy distribution of the electrons for <italic>k</italic>
<sub>
<italic>B</italic>
</sub>
<italic>T</italic> &#x3d; 5&#xa0;eV and 20&#xa0;eV. The gray area (<italic>E</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub> &#x3c; 8.3&#xa0;eV) indicates the NEEC zone, and the white area (<italic>E</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub> &#x3e; 8.3&#xa0;eV) indicates the NEIES zone.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-11-1166566-g005.tif"/>
</fig>
<p>Example results are shown in <xref ref-type="table" rid="T4">Table 4</xref> for two different temperatures (5&#xa0;eV, 20&#xa0;eV) and two different electron densities (10<sup>16</sup>&#xa0;cm<sup>&#x2212;3</sup>, 10<sup>20</sup>&#xa0;cm<sup>&#x2212;3</sup>). Under these conditions, <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m78">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEET</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> is on the order of 10<sup>&#x2013;5</sup> &#x2212; 10<sup>&#x2013;4</sup> s<sup>&#x2212;1</sup>, significantly lower than <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m79">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEEC</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m80">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEIES</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. This is because in plasmas, the probability of the electron being in the required <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> is low, i.e., <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m81">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is small. Meanwhile, <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m82">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEET</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> does not dependent appreciably on plasma parameters.</p>
<table-wrap id="T4" position="float">
<label>TABLE 4</label>
<caption>
<p>Rate of exciting a single <sup>229</sup>Th nucleus via NEET, NEEC, and NEIES in plasma conditions.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">
<italic>k</italic>
<sub>
<italic>B</italic>
</sub>
<italic>T</italic> (eV)</th>
<th align="center">
<italic>n</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub> (cm<sup>&#x2212;3</sup>)</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m83">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEET</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> (s<sup>&#x2212;1</sup>)</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m84">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEEC</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> (s<sup>&#x2212;1</sup>)</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m85">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEIES</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> (s<sup>&#x2212;1</sup>)</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m86">
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> (s<sup>&#x2212;1</sup>)</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">5</td>
<td align="center">10<sup>16</sup>
</td>
<td align="center">9.20 &#xd7; 10<sup>&#x2212;4</sup>
</td>
<td align="center">0.013</td>
<td align="center">0.003</td>
<td align="center">0.016</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">5</td>
<td align="center">10<sup>20</sup>
</td>
<td align="center">9.76 &#xd7; 10<sup>&#x2212;4</sup>
</td>
<td align="center">122.29</td>
<td align="center">30.42</td>
<td align="center">152.7</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">20</td>
<td align="center">10<sup>16</sup>
</td>
<td align="center">1.17 &#xd7; 10<sup>&#x2212;5</sup>
</td>
<td align="center">0.002</td>
<td align="center">0.005</td>
<td align="center">0.007</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">20</td>
<td align="center">10<sup>20</sup>
</td>
<td align="center">1.46 &#xd7; 10<sup>&#x2212;4</sup>
</td>
<td align="center">19.76</td>
<td align="center">52.28</td>
<td align="center">72.03</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>In contrast, NEEC and NEIES processes depend more sensitively on the plasma parameters because their initial states are free states. Whether NEEC or NEIES dominates depends on the temperature. For example, at <italic>k</italic>
<sub>
<italic>B</italic>
</sub>
<italic>T</italic> &#x3d; 5&#xa0;eV, <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m87">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEEC</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEIES</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> but at <italic>k</italic>
<sub>
<italic>B</italic>
</sub>
<italic>T</italic> &#x3d; 20&#xa0;eV, <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m88">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEEC</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NEIES</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. This is because at different temperatures the kinetic energy distribution favors different processes [<xref ref-type="bibr" rid="B79">79</xref>]. From <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref> one can see that the lower temperature has more proportion in the NEEC zone while the higher temperature has more proportion in the NEIES zone.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Further remarks</title>
<p>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(a) Note that the NEET rates given in <xref ref-type="sec" rid="s3-1">Sec 3.1</xref> are based on the assumption that the ion has been prepared in the desired excited state <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>. However, one needs to keep in mind that it may not be an easy task to prepare a specific ionic excited state. As shown in <xref ref-type="sec" rid="s3-4">Sec 3.4</xref>, in plasma environments NEET is usually less efficient than NEEC or NEIES. An experimental environment that can more precisely control the ion excited state may favor the NEET process, such as an electron beam ion trap [<xref ref-type="bibr" rid="B80">80</xref>].</p>
</list-item>
</list>
</p>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>&#x2009;&#x2009;One should also bear in mind that the energy of the <sup>229</sup>Th isomer is only known with an uncertainty of 0.17&#xa0;eV, which may result in an underestimation or overestimation of the calculated NEET rate. This uncertainty may lead to an uncertainty of about 1&#x2013;4 orders of magnitude in the NEET rate. However, without a more precise determination of the isomeric energy, little can be done further, except for more precise calculations of the electronic structure and listing out possible NEET channels based on the current value of the isomeric energy.</p>
</list-item>
</list>
<p>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(b) The NEEC process mostly occurs with free-electron energies within the range (0, <italic>E</italic>
<sub>is</sub>) because the final state of the electron is a bound state with a negative energy. Rare exceptions might exist if the final state is a bound state within the continuum, for example, a doubly excited state. These exceptions are beyond the scope of the current study, but might worth an investigation.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(c) The NEIES process can be realized more straightforwardly by using an external electron beam with electron energies tuned to values corresponding to the highest excitation cross sections, i.e., around 10&#xa0;eV from <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(d) Parallel to these nuclear-excitation processes are a few atomic processes, including electron-impact ionization, electron-impact atomic excitation, and radiative recombination. The cross section of electron-impact ionization is usually on the order of 10<sup>&#x2013;16</sup>&#xa0;cm<sup>2</sup> [<xref ref-type="bibr" rid="B81">81</xref>]. The cross section of electron-impact atomic excitation is usually on the order of 10<sup>&#x2013;19</sup>&#xa0;cm<sup>2</sup> [<xref ref-type="bibr" rid="B81">81</xref>]. And the cross section of radiative recombination is usually between 10<sup>&#x2013;18</sup> to 10<sup>&#x2013;23</sup>&#xa0;cm<sup>2</sup> [<xref ref-type="bibr" rid="B82">82</xref>]. They are at least several orders of magnitude stronger than the nuclear excitation processes and little interference is expected between the atomic processes and the nuclear-excitation processes [<xref ref-type="bibr" rid="B83">83</xref>].</p>
</list-item>
</list>
</p>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s5">
<title>5 Conclusion</title>
<p>In this paper, we consider nuclear excitation of <sup>229</sup>Th from the ground state to the low-lying isomeric state via electronic processes including NEET, NEEC and NEIES. We present a unified theoretical framework for the three processes with formulas for the excitation rate and the excitation cross section. These three processes are usually discussed separately for different nuclei, and we believe that a unified theoretical framework is helpful and useful for the general reader in this community. We emphasize that this is the first time the NEET and NEEC processes of <sup>229</sup>Th are investigated, although the accuracy of the NEET rates are limited by the current uncertainty in the isomeric energy. Detailed numerical results are presented which can be used directly in future studies.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s6">
<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.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<title>Author contributions</title>
<p>HZ and XW contributed to this work from four aspects. 1) HZ performed the formula derivation. 2) HZ and XW performed the analysis of numerical results. 3) HZ wrote the first draft of the manuscript. 4) XW assisted with the discussion and revised the article. All authors contributed to the article and approved the submitted version.</p>
</sec>
<sec id="s8">
<title>Funding</title>
<p>We acknowledge funding support from NSFC Grant No. 12088101.</p>
</sec>
<ack>
<p>The authors acknowledge useful discussions with Mr Boqun Liu.</p>
</ack>
<sec sec-type="COI-statement" id="s9">
<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>
<sec sec-type="disclaimer" id="s10">
<title>Publisher&#x2019;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kroger</surname>
<given-names>LA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reich</surname>
<given-names>CW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Features of the low-energy level scheme of <sup>229</sup>Th as observed in the <italic>&#x3b1;</italic>-decay of <sup>233</sup>U</article-title>. <source>Nucl Phys A</source> (<year>1976</year>) <volume>259</volume>:<fpage>29</fpage>&#x2013;<lpage>60</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0375-9474(76)90494-2</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Reich</surname>
<given-names>CW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Helmer</surname>
<given-names>RG</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Energy separation of the doublet of intrinsic states at the ground state of <sup>229</sup>Th</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>1990</year>) <volume>64</volume>:<fpage>271</fpage>&#x2013;<lpage>3</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.64.271</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Helmer</surname>
<given-names>RG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reich</surname>
<given-names>CW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>An excited state of <sup>229</sup>Th at 3.5 eV</article-title>. <source>Phys Rev C</source> (<year>1994</year>) <volume>49</volume>:<fpage>1845</fpage>&#x2013;<lpage>58</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.49.1845</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Beck</surname>
<given-names>BR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Becker</surname>
<given-names>JA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Beiersdorfer</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brown</surname>
<given-names>GV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Moody</surname>
<given-names>KJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wilhelmy</surname>
<given-names>JB</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Energy splitting of the ground-state doublet in the nucleus <sup>229</sup>Th</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2007</year>) <volume>98</volume>:<fpage>142501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.98.142501</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Seiferle</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>von der Wense</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bilous</surname>
<given-names>PV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Amersdorffer</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lemell</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Libisch</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Energy of the <sup>229</sup>Th nuclear clock transition</article-title>. <source>Nature</source> (<year>2019</year>) <volume>573</volume>:<fpage>243</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41586-019-1533-4</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Huizenga</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rao</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Engelkemeir</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>27-minute isomer of <sup>235</sup>U</article-title>. <source>Phys Rev</source> (<year>1957</year>) <volume>107</volume>:<fpage>319</fpage>&#x2013;<lpage>20</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRev.107.319</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Freedman</surname>
<given-names>MS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Porter</surname>
<given-names>FT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wagner</surname>
<given-names>F</given-names>
<suffix>Jr</suffix>
</name>
<name>
<surname>Day</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Transition in 26-min <sup>235m</sup>U of less than 23 electronvolts</article-title>. <source>Phys Rev</source> (<year>1957</year>) <volume>108</volume>:<fpage>836</fpage>&#x2013;<lpage>41</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRev.108.836</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Browne</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tuli</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nuclear data sheets for A &#x3d; 235</article-title>. <source>Nucl Data Sheets</source> (<year>2014</year>) <volume>122</volume>:<fpage>205</fpage>&#x2013;<lpage>92</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nds.2014.11.002</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pauli</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
</person-group> <article-title>Zur frage der theoretischen deutung der satelliten einiger spektrallinien und ihrer beeinflussung durch magnetische felder</article-title>. <source>Naturwissenschaften</source> (<year>1924</year>) <volume>12</volume>:<fpage>741</fpage>&#x2013;<lpage>3</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF01504828</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peik</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tamm</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nuclear laser spectroscopy of the 3.5 eV transition in <sup>229</sup>Th</article-title>. <source>EPL</source> (<year>2003</year>) <volume>61</volume>:<fpage>181</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1209/epl/i2003-00210-x</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rellergert</surname>
<given-names>WG</given-names>
</name>
<name>
<surname>DeMille</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Greco</surname>
<given-names>RR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hehlen</surname>
<given-names>MP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Torgerson</surname>
<given-names>JR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hudson</surname>
<given-names>ER</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Constraining the evolution of the fundamental constants with a solid-state optical frequency reference based on the <sup>229</sup>Th nucleus</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2010</year>) <volume>104</volume>:<fpage>200802</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.104.200802</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Campbell</surname>
<given-names>CJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Radnaev</surname>
<given-names>AG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kuzmich</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dzuba</surname>
<given-names>VA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Flambaum</surname>
<given-names>VV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Derevianko</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Single-ion nuclear clock for metrology at the 19<sup>th</sup> decimal place</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2012</year>) <volume>108</volume>:<fpage>120802</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.108.120802</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tkalya</surname>
<given-names>EV</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Proposal for a nuclear gamma-ray laser of optical range</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2011</year>) <volume>106</volume>:<fpage>162501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.106.162501</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Flambaum</surname>
<given-names>VV</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Enhanced effect of temporal variation of the fine structure constant and the strong interaction in <sup>229</sup>Th</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2006</year>) <volume>97</volume>:<fpage>092502</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.97.092502</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Berengut</surname>
<given-names>JC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dzuba</surname>
<given-names>VA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Flambaum</surname>
<given-names>VV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Porsev</surname>
<given-names>SG</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Proposed experimental method to determine <italic>&#x3b1;</italic> sensitivity of splitting between ground and 7.6 eV isomeric states in <sup>229</sup>Th</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2009</year>) <volume>102</volume>:<fpage>210801</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.102.210801</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fadeev</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Berengut</surname>
<given-names>JC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Flambaum</surname>
<given-names>VV</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Sensitivity of <sup>229</sup>Th nuclear clock transition to variation of the fine-structure constant</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2020</year>) <volume>102</volume>:<fpage>052833</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.102.052833</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Verlinde</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kraemer</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Moens</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chrysalidis</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Correia</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cottenier</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Alternative approach to populate and study the <sup>229</sup>Th nuclear clock isomer</article-title>. <source>Phys Rev C</source> (<year>2019</year>) <volume>100</volume>:<fpage>024315</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.100.024315</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jeet</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schneider</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sullivan</surname>
<given-names>ST</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rellergert</surname>
<given-names>WG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mirzadeh</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cassanho</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Results of a direct search using synchrotron radiation for the low-energy <sup>229</sup>Th nuclear isomeric transition</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2015</year>) <volume>114</volume>:<fpage>253001</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.114.253001</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yamaguchi</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kolbe</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kaser</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reichel</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gottwald</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peik</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Experimental search for the low-energy nuclear transition in <sup>229</sup>Th with undulator radiation</article-title>. <source>New J Phys</source> (<year>2015</year>) <volume>17</volume>:<fpage>053053</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1367-2630/17/5/053053</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Stellmer</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kazakov</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schreitl</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kaser</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kolbe</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schumm</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Attempt to optically excite the nuclear isomer in <sup>229</sup>Th</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2018</year>) <volume>97</volume>:<fpage>062506</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.97.062506</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>von der Wense</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Seiferle</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Stellmer</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Weitenberg</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kazakov</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>P&#xe1;lffy</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>A laser excitation scheme for <sup>229m</sup>Th</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2017</year>) <volume>119</volume>:<fpage>132503</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.119.132503</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Masuda</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yoshimi</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fujieda</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fujimoto</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Haba</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hara</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>X-ray pumping of the <sup>229</sup>Th nuclear clock isomer</article-title>. <source>Nature</source> (<year>2019</year>) <volume>573</volume>:<fpage>238</fpage>&#x2013;<lpage>42</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41586-019-1542-3</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tkalya</surname>
<given-names>EV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zherikhin</surname>
<given-names>AN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhudov</surname>
<given-names>VI</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Decay of the low-energy nuclear isomer <sup>229m</sup>Th (3/2&#x2b;, 3.5&#xb1;1.0 eV) in solids (dielectrics and metals): A new scheme of experimental research</article-title>. <source>Phys Rev C</source> (<year>2000</year>) <volume>61</volume>:<fpage>064308</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.61.064308</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tkalya</surname>
<given-names>EV</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Probability of nonradiative excitation of nuclei in transitions of an electron in an atomic shell</article-title>. <source>Sov Phys JETP</source> (<year>1992</year>) <volume>75</volume>:<fpage>200</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Porsev</surname>
<given-names>SG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Flambaum</surname>
<given-names>VV</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Electronic bridge process in <sup>229</sup>Th<sup>&#x2b;</sup>
</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2010</year>) <volume>81</volume>:<fpage>042516</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.81.042516</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Porsev</surname>
<given-names>SG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Flambaum</surname>
<given-names>VV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peik</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tamm</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Excitation of the isomeric <sup>229m</sup>Th nuclear state via an electronic bridge process in <sup>229</sup>Th<sup>&#x2b;</sup>
</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2010</year>) <volume>105</volume>:<fpage>182501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.105.182501</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bilous</surname>
<given-names>PV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peik</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>P&#xe1;lffy</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Laser-induced electronic bridge for characterization of the <sup>229m</sup>Th &#x2192;<sup>229g</sup>Th nuclear transition with a tunable optical laser</article-title>. <source>New J Phys</source> (<year>2018</year>) <volume>20</volume>:<fpage>013016</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1367-2630/aa9cd9</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dzyublik</surname>
<given-names>AY</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Excitation of <sup>229m</sup>Th in the electron bridge via continuum, as a scattering process</article-title>. <source>Phys Rev C</source> (<year>2020</year>) <volume>102</volume>:<fpage>024604</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.102.024604</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bilous</surname>
<given-names>PV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bekker</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Berengut</surname>
<given-names>JC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Seiferle</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>von der Wense</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Thirolf</surname>
<given-names>PG</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Electronic bridge excitation in highly charged <sup>229</sup>Th ions</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2020</year>) <volume>124</volume>:<fpage>192502</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.124.192502</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nickerson</surname>
<given-names>BS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pimon</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bilous</surname>
<given-names>PV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gugler</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Beeks</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sikorsky</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Nuclear excitation of the <sup>229</sup>Th isomer via defect states in doped crystals</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2020</year>) <volume>125</volume>:<fpage>032501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.125.032501</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tkalya</surname>
<given-names>EV</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Excitation of <sup>229m</sup>Th at inelastic scattering of low energy electrons</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2020</year>) <volume>124</volume>:<fpage>242501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.124.242501</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nuclear excitation cross section of <sup>229</sup>Th via inelastic electron scattering</article-title>. <source>Phys Rev C</source> (<year>2022</year>) <volume>106</volume>:<fpage>044604</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.106.044604</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tkalya</surname>
<given-names>EV</given-names>
</name>
</person-group> <article-title>Cross section of the coulomb excitation of by low energy muons</article-title>. <source>Chin Phys C</source> (<year>2021</year>) <volume>45</volume>:<fpage>094102</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1674-1137/ac0b3a</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Exciting the isomeric <sup>229</sup>Th nuclear state via laser-driven electron recollision</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2021</year>) <volume>127</volume>:<fpage>052501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.127.052501</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Strong-field atomic physics meets <sup>229</sup>Th nuclear physics</article-title>. <source>J Phys B: Mol Opt Phys</source> (<year>2022</year>) <volume>54</volume>:<fpage>244001</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6455/ac45ce</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nuclear excitation of <sup>229</sup>Th induced by laser-driven electron recollision</article-title>. <source>Phys Rev C</source> (<year>2022</year>) <volume>106</volume>:<fpage>024606</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.106.024606</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Morita</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nuclear excitation by electron transition and its application to uranium 235 separation</article-title>. <source>Prog Theor Phys</source> (<year>1973</year>) <volume>49</volume>:<fpage>1574</fpage>&#x2013;<lpage>86</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1143/PTP.49.1574</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fujioka</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ura</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nanosecond stroboscopic electron spectroscopy for observation of nuclear excitation by electron transition (NEET) in <sup>197</sup>Au</article-title>. <source>Jpn J Appl Phys</source> (<year>1985</year>) <volume>24</volume>:<fpage>1703</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1143/JJAP.24.1703</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tkalya</surname>
<given-names>EV</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nuclear excitation in atomic transitions (NEET process analysis)</article-title>. <source>Nucl Phys A</source> (<year>1992</year>) <volume>539</volume>:<fpage>209</fpage>&#x2013;<lpage>22</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0375-9474(92)90267-N</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kishimoto</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yoda</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Seto</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kobayashi</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kitao</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Haruki</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Observation of nuclear excitation by electron transition in <sup>197</sup>Au with synchrotron X-rays and an avalanche photodiode</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2000</year>) <volume>85</volume>:<fpage>1831</fpage>&#x2013;<lpage>4</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.85.1831</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sakabe</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Takahashi</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hashida</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shimizu</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Iida</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Elements and their transitions feasible for NEET</article-title>. <source>Data Nucl Data Tables</source> (<year>2005</year>) <volume>91</volume>:<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.adt.2005.07.002</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Goldanskii</surname>
<given-names>VI</given-names>
</name>
<name>
<surname>Namiot</surname>
<given-names>VA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On the excitation of isomeric nuclear levels by laser radiation through inverse internal electron conversion</article-title>. <source>Phys Lett B</source> (<year>1976</year>) <volume>62</volume>:<fpage>393</fpage>&#x2013;<lpage>4</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0370-2693(76)90665-1</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cue</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nuclear excitation by target electron capture</article-title>. <source>Nucl Instrum Methods Phys Res B</source> (<year>1989</year>) <volume>40</volume>:<fpage>25</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0168-583X(89)90914-2</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yuan</surname>
<given-names>ZS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kimball</surname>
<given-names>JC</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>First-principles calculation of the cross sections for nuclear excitation by electron capture of channeled nuclei</article-title>. <source>Phys Rev C</source> (<year>1993</year>) <volume>47</volume>:<fpage>323</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.47.323</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B45">
<label>45.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Harston</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chemin</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Mechanisms of nuclear excitation in plasmas</article-title>. <source>Phys Rev C</source> (<year>1999</year>) <volume>59</volume>:<fpage>2462</fpage>&#x2013;<lpage>73</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.59.2462</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B46">
<label>46.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>P&#xe1;lffy</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Scheid</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Harman</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Theory of nuclear excitation by electron capture for heavy ions</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2006</year>) <volume>73</volume>:<fpage>012715</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.73.012715</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B47">
<label>47.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gunst</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Litvinov</surname>
<given-names>YA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Keitel</surname>
<given-names>CH</given-names>
</name>
<name>
<surname>P&#xe1;lffy</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dominant secondary nuclear photoexcitation with the X-ray free-electron laser</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2014</year>) <volume>112</volume>:<fpage>082501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.112.082501</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B48">
<label>48.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chiara</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Carroll</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Carpenter</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Greene</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartley</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Janssens</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Isomer depletion as experimental evidence of nuclear excitation by electron capture</article-title>. <source>Nature</source> (<year>2018</year>) <volume>554</volume>:<fpage>216</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nature25483</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B49">
<label>49.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Keitel</surname>
<given-names>CH</given-names>
</name>
<name>
<surname>P&#xe1;lffy</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>
<sup>93m</sup>Mo isomer depletion via beam-based nuclear excitation by electron capture</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2019</year>) <volume>122</volume>:<fpage>212501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.122.212501</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B50">
<label>50.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Guo</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ding</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Probing <sup>93m</sup>Mo isomer depletion with an isomer beam</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2022</year>) <volume>128</volume>:<fpage>242502</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.128.242502</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B51">
<label>51.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Isomeric excitation of <sup>235</sup>U by inelastic scattering of low-energy electrons</article-title>. <source>Phys Rev C</source> (<year>2022</year>) <volume>106</volume>:<fpage>064604</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.106.064604</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B52">
<label>52.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hofstadter</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fechter</surname>
<given-names>HR</given-names>
</name>
<name>
<surname>McIntyre</surname>
<given-names>JA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>High-energy electron scattering and nuclear structure determinations</article-title>. <source>Phys Rev</source> (<year>1953</year>) <volume>92</volume>:<fpage>978</fpage>&#x2013;<lpage>87</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRev.92.978</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B53">
<label>53.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Barber</surname>
<given-names>WC</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Inelastic electron scattering</article-title>. <source>Springer Tracts Mod Phys</source> (<year>1962</year>) <volume>12</volume>:<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>42</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1146/annurev.ns.12.120162.000245</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B54">
<label>54.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rosen</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Raphael</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>&#xdc;berall</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Generalized helm model for transverse electroexcitation of nuclear levels</article-title>. <source>Phys Rev</source> (<year>1967</year>) <volume>163</volume>:<fpage>927</fpage>&#x2013;<lpage>34</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRev.163.927</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B55">
<label>55.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Theissen</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Spectroscopy of light nuclei by low energy (&#xa1; 70 MeV) inelastic electron scattering</article-title>. <source>Springer Tracts Mod Phys</source> (<year>1972</year>) <volume>65</volume>:<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>57</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BFb0041391</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B56">
<label>56.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Donnelly</surname>
<given-names>TW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Walecka</surname>
<given-names>JD</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Electron scattering and nuclear structure</article-title>. <source>Annu Rev Nucl Sci</source> (<year>1975</year>) <volume>25</volume>:<fpage>329</fpage>&#x2013;<lpage>405</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1146/annurev.ns.25.120175.001553</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B57">
<label>57.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bertrand</surname>
<given-names>FE</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Excitation of giant multipole resonances through inelastic scattering</article-title>. <source>Annu Rev Nucl Sci</source> (<year>1976</year>) <volume>26</volume>:<fpage>457</fpage>&#x2013;<lpage>509</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1146/annurev.ns.26.120176.002325</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B58">
<label>58.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Taylor</surname>
<given-names>RE</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Deep inelastic scattering: The early years</article-title>. <source>Rev Mod Phys</source> (<year>1991</year>) <volume>63</volume>:<fpage>573</fpage>&#x2013;<lpage>95</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/RevModPhys.63.573</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B59">
<label>59.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rose</surname>
<given-names>ME</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Relativistic electron theory</source>. <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>Wiley</publisher-name> (<year>1961</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B60">
<label>60.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Berestetskii</surname>
<given-names>VB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lifshitz</surname>
<given-names>EM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pitaevskii</surname>
<given-names>LP</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Quantum electrodynamics</source>, <volume>4</volume>. <publisher-loc>Oxford</publisher-loc>: <publisher-name>Butterworth-Heinemann</publisher-name> (<year>1982</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B61">
<label>61.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Alder</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bohr</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huus</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mottelson</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Winther</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Study of nuclear structure by electromagnetic excitation with accelerated ions</article-title>. <source>Rev Mod Phys</source> (<year>1956</year>) <volume>28</volume>:<fpage>432</fpage>&#x2013;<lpage>542</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/RevModPhys.28.432</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B62">
<label>62.</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</source>, <volume>55</volume>. <publisher-loc>Washington</publisher-loc>: <publisher-name>US Government printing office</publisher-name> (<year>1964</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B63">
<label>63.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Blin-Stoyle</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Theory of complex nuclei</article-title>. <source>Phys Bull</source> (<year>1977</year>) <volume>28</volume>:<fpage>131</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0031-9112/28/3/058</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B64">
<label>64.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Aas</surname>
<given-names>AJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mach</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Borge</surname>
<given-names>MJG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fogelberg</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Grant</surname>
<given-names>IS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gulda</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Enhanced and quenched B(E1) transition rates between parity doublet bands in <sup>227</sup>Ra</article-title>. <source>Nucl Phys A</source> (<year>1996</year>) <volume>611</volume>:<fpage>281</fpage>&#x2013;<lpage>314</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0375-9474(96)00312-0</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B65">
<label>65.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bemis</surname>
<given-names>CE</given-names>
</name>
<name>
<surname>McGowan</surname>
<given-names>FK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ford</surname>
<given-names>JLC</given-names>
<suffix>Jr</suffix>
</name>
<name>
<surname>Milner</surname>
<given-names>WT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Robinson</surname>
<given-names>RL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Stelson</surname>
<given-names>PH</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Coulomb excitation of states in <sup>229</sup>Th</article-title>. <source>Phys Scr</source> (<year>1988</year>) <volume>38</volume>:<fpage>657</fpage>&#x2013;<lpage>63</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0031-8949/38/5/004</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B66">
<label>66.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gulda</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kurcewicz</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aas</surname>
<given-names>AJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Borge</surname>
<given-names>MJG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Burke</surname>
<given-names>DG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fogelberg</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>The nuclear structure of <sup>229</sup>Th</article-title>. <source>Nucl Phys A</source> (<year>2002</year>) <volume>703</volume>:<fpage>45</fpage>&#x2013;<lpage>69</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0375-9474(01)01456-7</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B67">
<label>67.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Barci</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ardisson</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Barci-Funel</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Weiss</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>El Samad</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sheline</surname>
<given-names>RK</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nuclear structure of <sup>229</sup>Th from <italic>&#x3b3;</italic>-ray spectroscopy study of <sup>233</sup>U <italic>&#x3b1;</italic>-particle decay</article-title>. <source>Phys Rev C</source> (<year>2003</year>) <volume>68</volume>:<fpage>034329</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.68.034329</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B68">
<label>68.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ruchowska</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>P&#x142;&#xf3;ciennik</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>&#x179;ylicz</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mach</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kvasil</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Algora</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Nuclear structure of <sup>229</sup>Th</article-title>. <source>Phys Rev C</source> (<year>2006</year>) <volume>73</volume>:<fpage>044326</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.73.044326</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B69">
<label>69.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tkalya</surname>
<given-names>EV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schneider</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jeet</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hudson</surname>
<given-names>ER</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Radiative lifetime and energy of the low-energy isomeric level in <sup>229</sup>Th</article-title>. <source>Phys Rev C</source> (<year>2015</year>) <volume>92</volume>:<fpage>054324</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevC.92.054324</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B70">
<label>70.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dykhne</surname>
<given-names>AM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tkalya</surname>
<given-names>EV</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>
<sup>229m</sup>Th (3/2&#x2b;, 3.5 eV) and a check of the exponentiality of the decay law</article-title>. <source>J Exp Theor Phys</source> (<year>1998</year>) <volume>67</volume>:<fpage>549</fpage>&#x2013;<lpage>52</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1134/1.567724</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B71">
<label>71.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Minkov</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>P&#xe1;lffy</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Reduced transition probabilities for the gamma decay of the 7.8 eV isomer in <sup>229</sup>Th</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2017</year>) <volume>118</volume>:<fpage>212501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.118.212501</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B72">
<label>72.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Salvat</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fernandez-Varea</surname>
<given-names>JM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Radial: A fortran subroutine package for the solution of the radial Schr&#xf6;dinger and Dirac wave equations</article-title>. <source>Comput Phys Commun</source> (<year>2019</year>) <volume>240</volume>:<fpage>165</fpage>&#x2013;<lpage>77</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cpc.2019.02.011</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B73">
<label>73.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liberman</surname>
<given-names>DA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Waber</surname>
<given-names>JT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cromer</surname>
<given-names>DT</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Self-Consistent-field Dirac-slater wave functions for atoms and ions. I. Comparison with previous calculations</article-title>. <source>Phys Rev</source> (<year>1965</year>) <volume>137</volume>:<fpage>A27</fpage>&#x2013;<lpage>34</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRev.137.A27</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B74">
<label>74.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liberman</surname>
<given-names>DA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cromer</surname>
<given-names>DT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Waber</surname>
<given-names>JT</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Relativistic self-consistent field program for atoms and ions</article-title>. <source>Comput Phys Commun</source> (<year>1971</year>) <volume>2</volume>:<fpage>107</fpage>&#x2013;<lpage>13</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0010-4655(71)90020-8</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B75">
<label>75.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Seiferle</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>von der Wense</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Thirolf P</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group> <article-title>Lifetime measurement of the <sup>229</sup>Th nuclear isomer</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2017</year>) <volume>118</volume>:<fpage>042501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.118.042501</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B76">
<label>76.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Borisyuk</surname>
<given-names>PV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chubunova</surname>
<given-names>EV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kolachevsky</surname>
<given-names>NN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lebedinskii</surname>
<given-names>YY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vasiliev</surname>
<given-names>OS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tkalya</surname>
<given-names>EV</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Excitation of <sup>229</sup>Th nuclei in laser plasma: The energy and half-life of the low-lying isomeric state</source>. <comment>arXiv [Preprint]</comment> (<year>2018</year>). <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://arxiv.org/abs/1804.00299v1">http://arxiv.org/abs/1804.00299v1</ext-link> (Accessed April 1, 2018)</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B77">
<label>77.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Griem</surname>
<given-names>HR</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Principles of plasma spectroscopy</source>. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>1997</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B78">
<label>78.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Drake</surname>
<given-names>RP</given-names>
</name>
</person-group>. <source>High-energy-density physics</source>. <publisher-loc>Berlin</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>2010</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B79">
<label>79.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Qi</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Isomeric excitation of <sup>229</sup>Th in laser-heated clusters</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2023</year>) <volume>130</volume>:<fpage>112501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.130.112501</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B80">
<label>80.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Levine</surname>
<given-names>MA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marrs</surname>
<given-names>RE</given-names>
</name>
<name>
<surname>Henderson</surname>
<given-names>JR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Knapp</surname>
<given-names>DA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schneider</surname>
<given-names>MB</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The electron beam ion trap: A new instrument for atomic physics measurements</article-title>. <source>Phys Scr</source> (<year>1988</year>) <volume>1988</volume>:<fpage>157</fpage>&#x2013;<lpage>63</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0031-8949/1988/T22/024</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B81">
<label>81.</label>
<citation citation-type="book">
<collab>National Institute of Standards and Technology Physical Measurement Laboratory</collab>. <source>Atomic reference data for electronic structure calculations</source> (<year>2001</year>). <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://physics.nist.gov/PhysRefData/Ionization/atom_index.html">https://physics.nist.gov/PhysRefData/Ionization/atom_index.html</ext-link>
</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B82">
<label>82.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ichihara</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Eichler</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Cross sections for radiative recombination and the photoelectric effect in the K, L, and M shells of one-electron systems with 1 &#x2264; Z &#x2264; 112 calculated within an exact relativistic description</article-title>. <source>Data Nucl Data Tables</source> (<year>2000</year>) <volume>74</volume>:<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>121</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1006/adnd.1999.0825</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B83">
<label>83.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>P&#xe1;lffy</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Harman</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Scheid</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum interference between nuclear excitation by electron capture and radiative recombination</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2007</year>) <volume>75</volume>:<fpage>012709</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.75.012709</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>