The Effects of Relativity in Atoms, Molecules, and the Solid State

در سال‌های اخیر علاقه فزاینده‌ای به اثرات نسبیت در اتم‌ها، مولکول‌ها و جامدات مشاهده شده است. از یک طرف، این را می توان نتیجه افزایش آگاهی از اهمیت نسبیت در توصیف خواص اتم های سنگین و سیستم های حاوی آنها دانست. این به دلیل ناکافی بودن مدل‌های فیزیکی است که یا نسبیت را نادیده می‌گیرند یا آن را به عنوان یک اغتشاش کوچک در نظر می‌گیرند. از سوی دیگر، این امر وابسته به پیشرفت‌های تکنولوژیکی است که منجر به ایجاد رایانه‌هایی با قدرت کافی برای معنادار کردن محاسبات روی اتم‌های سنگین و سیستم‌های حاوی اتم‌های سنگین شده است. پردازش برداری و اخیراً تکنیک‌های پردازش موازی نقش حیاتی فزاینده‌ای در ارائه الگوریتم‌هایی که در مطالعات نسبیتی به وجود می‌آیند بازی می‌کنند. این در تئوری ساختار اتمی، جایی که نقش غالب بار هسته‌ای مرکزی مسئله را به اندازه‌ای ساده می‌کند که اجازه می‌دهد برخی پیش‌بینی‌ها با دقت بالا انجام شود، به‌ویژه برای اتم‌های بسیار یونیزه‌شده که در فیزیک پلاسما و در مطالعات محصور شدن لیزر اهمیت دارند، مثال‌زنی شده است. مدل‌های فیزیکی پیچیده امروزی اتم که از الکترودینامیک کوانتومی مشتق شده‌اند، بدون توسل به ماشین‌های محاسباتی مدرن غیرقابل حل هستند. محاسبات ساختار اتمی نسبیتی سابقه ای از تلاش های اولیه Swirles در اواسط دهه 1930 دارد، اما همچنان یکی از بسترهای آزمایش اولیه فیزیک نظری مدرن را ارائه می دهد.

Recent years have seen a growing interest in the effects of relativity in atoms, molecules and solids. On the one hand, this can be seen as result of the growing awareness of the importance of relativity in describing the properties of heavy atoms and systems containing them. This has been fueled by the inadequacy of physical models which either neglect relativity or which treat it as a small perturbation. On the other hand, it is dependent upon the technological developments which have resulted in computers powerful enough to make calculations on heavy atoms and on systems containing heavy atoms meaningful. Vector processing and, more recently, parallel processing techniques are playing an increasingly vital role in rendering the algorithms which arise in relativistic studies tractable. This has been exemplified in atomic structure theory, where the dominant role of the central nuclear charge simplifies the problem enough to permit some prediction to be made with high precision, especially for the highly ionized atoms of importance in plasma physics and in laser confinement studies. Today's sophisticated physical models of the atom derived from quantum electrodynamics would be intractable without recourse to modern computational machinery. Relativistic atomic structure calculations have a history dating from the early attempts of Swirles in the mid 1930's but continue to provide one of the primary test beds of modern theoretical physics.