The primary purpose of `Computational Atomic Structure' is to give a potential user of the Multi-Configuration Hartree-Fock (MCHF) Atomic Structure Package an outline of the physics and computational methods in the package, guidance on how to use the package, and information on how to interpret and use the computational results. The book is successful in all three aspects. In addition, the book provides a good overview and review of the physics of atomic structure that would be useful to the plasma physicist interested in refreshing his knowledge of atomic structure and quantum mechanics. While most of the subjects are covered in greater detail in other sources, the book is reasonably self-contained, and, in most cases, the reader can understand the basic material without recourse to other sources. The MCHF package is the standard package for computing atomic structure and wavefunctions for single or multielectron ions and atoms. It is available from a number of ftp sites. When the code was originally written in FORTRAN 77, it could only be run on large mainframes. With the advances in computer technology, the suite of codes can now be compiled and run on present day workstations and personal computers and is thus available for use by any physicist, even those with extremely modest computing resources. Sample calculations in interactive mode are included in the book to illustrate the input needed for the code, what types of results and information the code can produce, and whether the user has installed the code correctly. The user can also specify the calculational level, from simple Hartree-Fock to multiconfiguration Hartree-Fock.The MCHF method begins by finding approximate wavefunctions for the bound states of an atomic system. This involves minimizing the energy of the bound state using a variational technique. Once the wavefunctions have been determined, other atomic properties, such as the transition rates, can be determined.The book begins with an introduction to atomic structure. It covers single and many electron systems, how to set up a basis set of wavefunctions for a many electron system, LS coupling, single and multi-electron Hamiltonians, the elementary Hartree-Fock approximation and how variational methods are used to determine the ground state energy and wavefunctions. The computational methods used in the codes are outlined and there are exercises at the end of each chapter. For a number of candidate atomic configurations, explicit examples are given that illustrate the physics, the approximations and the computational methods involved, and which provide the reader with the opportunity to check that he is using the suite of codes correctly.Relativistic effects are covered as perturbations with Breit-Pauli Hamiltonians. Isotope and hyperfine level splitting are also covered. A summary chapter covers allowed and forbidden bound-bound transitions. It describes how to set up the matrix elements for transition operators, and the determination of selection rules and computational aspects of the methods for allowed and forbidden lines. The last chapter provides a brief introduction to continuum transitions, including how to compute the necessary wavefunctions to calculate photoionization or photodetachment and autoionization processes.Several appendices provide a summary of angular momentum theory, an introduction to the Dirac and Breit-Pauli theory for relativistic processes, and a description of the input parameters needed to run the programs.In summary, the book is an almost essential guide to anyone planning to use the Multi-Configuration Hartree-Fock suite of codes. With this guide, even someone not thoroughly familiar with the details of the subject or the codes should be able to use them to obtain energy levels, wavefunctions and transition rates for any atomic system of interest. This book serves as a model example for the general computational physics community of how to document an important suite of codes for a wide number of researchers and really make the suite usable to the general physics community. The book would also be useful to someone seeking a survey of the physics of atomic structure and how it can be calculated. A limitation of the book is that it covers only isolated atoms and ions. Density effects are not covered. Plasma physicists, especially spectroscopists, interested in calculating line positions, line strengths and other atomic properties will find this book and suite of codes useful.
『Computational Atomic Structure』の主たる目的は、多配置ハートリー＝フォック（MCHF）原子構造パッケージの潜在的な利用者に対し、パッケージ内の物理と計算手法の概要、パッケージの使用方法、そして計算結果の解釈と活用方法に関する情報を提供することである。本書はこれら3つの側面すべてにおいて成功している。さらに本書は、原子構造の物理に関する優れた概観と総説を提供しており、原子構造と量子力学の知識を更新したいと考えているプラズマ物理学者にとって有益である。本書で扱われる主題のほとんどは他の文献でより詳細に解説されているが、本書は十分に自己完結的であり、ほとんどの場合、読者は他の文献を参照することなく基礎的な内容を理解することができる。MCHFパッケージは、単電子または多電子のイオンおよび原子の原子構造と波動関数を計算するための標準的なパッケージであり、多数のftpサイトから入手可能である。このコードが当初FORTRAN 77で書かれた当時は、大型メインフレームコンピュータでのみ実行可能であった。しかし、コンピュータ技術の進歩により、現在ではこのコード群はワークステーションやパーソナルコンピュータ上でコンパイルして実行することができ、極めて限られた計算資源しか持たない物理学者でも利用可能となっている。本書には対話モードでの計算例が収録されており、コードへの入力方法、コードが生成する結果と情報の種類、そしてユーザーがコードを正しくインストールできたかどうかを確認する方法が示されている。ユーザーはまた、単純なハートリー＝フォックから多配置ハートリー＝フォックまで、計算レベルを指定することができる。MCHF法は、原子系の束縛状態に対する近似波動関数を求めることから始まる。これには変分法を用いた束縛状態のエネルギーの最小化が含まれる。波動関数が決定されれば、遷移確率などの他の原子特性を求めることができる。本書は原子構造の入門から始まり、単電子系および多電子系、多電子系の波動関数の基底関数系の構築方法、LS結合、単電子および多電子ハミルトニアン、初等的なハートリー＝フォック近似、そして変分法を用いて基底状態のエネルギーと波動関数を決定する方法を扱っている。コードで使用される計算手法の概要が説明され、各章の終わりには演習問題が用意されている。多数の候補原子配置について具体的な例が示されており、関連する物理、近似、計算手法が解説されるとともに、読者がコード群を正しく使用していることを確認する機会が提供される。相対論効果はブライト＝パウリハミルトニアンによる摂動として扱われている。同位体シフトと超微細準位分裂も扱われている。総括の章では、許容および禁制の束縛-束縛遷移が扱われている。遷移演算子の行列要素の設定方法、選択則の決定、許容線および禁制線に対する計算手法の側面が解説されている。最後の章では、連続状態への遷移の簡単な入門が提供され、光電離または光脱離およびオージェ過程を計算するために必要な波動関数の計算法が含まれている。付録では、角運動量理論の概要、相対論的過程に対するディラック理論とブライト＝パウリ理論の入門、そしてプログラムを実行するために必要な入力パラメータの説明が提供されている。総括すると、本書は多配置ハートリー＝フォックコード群の利用を計画するすべての者にとってほぼ必須のガイドである。このガイドがあれば、主題やコードの詳細に十分精通していない者でも、関心のある任意の原子系についてエネルギー準位、波動関数、遷移確率を求めることができる。本書は、計算物理学コミュニティ全体にとって、重要なコード群を広範な研究者が利用できるように文書化する方法の模範例となっている。また本書は、原子構造の物理とその計算法の概観を求める者にとっても有益である。本書の限界は、孤立した原子とイオンのみを扱っていることである。密度効果は扱われていない。線位置、線強度、その他の原子特性の計算に関心を持つプラズマ物理学者、特に分光学の専門家にとって、本書とコード群は有益である。