近代物理所在太阳风离子电荷交换研究方面取得进展

  

  电荷交换是许多天体环境中软X射线发射的重要机制之一。电荷交换导致的软X射线是诊断等离子体演化和天体等离子体建模的重要基础数据,可用于研究太阳风离子或恒星风离子的温度、丰度、离子种类等,对深入认识天体等离子体和聚变等离子体等基础研究具有重要价值。目前,电荷交换软X射线发射建模,通常利用经验和半经典理论计算主量子数n和角量子数l分辨的态选择俘获的截面数据,模型的准确性亟需验证。 

  近日,中国科学院近代物理研究所的科研人员联合西北师范大学、日本理化研究所、SRON荷兰空间研究所和国家天文台等多家单位的科研人员,在太阳风离子电荷交换研究方面取得进展。 

  科研人员利用反应显微成像谱仪,系统测量了太阳风速度范围的Ne(8,9)+离子与HeH2的态选择电荷交换,获得了电子俘获到炮弹离子主量子数分辨的截面数据。科研人员将实验数据与多通道Landau-Zener方法计算的结果进行比较,发现主要的反应通道与理论预期一致。 

  同时,结合天体物理常用的电荷交换模型,研究者们获得了不同角量子数分布模型对应的角量子数分辨截面,发展了相关计算程序,获得了Ne8+He原子碰撞电荷交换中的软X射线发射谱。科研人员将其与现有的X射线测量谱进行比较,发现不同角动量分布模型存在明显差异,检验了天体物理中角动量分布模型的适用性。 

  文章发表在国际知名杂志The Astrophysical Journal Supplement Series (Astrophys. J. Suppl. S 235, 13 (2021))上。研究工作得到了科技部重点研发计划、中国科学院战略性科技先导专项(XDB34020000)和国家自然科学基金项目的支持。 

  论文链接:https://doi.org/10.3847/1538-4365/abd020  

 

   

  1:高电荷态Ne8+离子与HeH2靶碰撞单电子俘获反应的Q值谱

   

    24 keV/u Ne8+-He碰撞反应单电子俘获软X射线发射谱

    

                                        (原子分子结构与动力学室 供稿)