類氟58Ni19+離子的雙電子復合精密譜學實驗研究獲進展

  

  電子-離子復合是等離子體環境中最重要的碰撞反應之一。精確的復合速率系數是天體物理和聚變等離子體建模最基本的輸入參數。雙電子復合過程伴隨的退激輻射往往可以作為診斷等離子體中電子溫度、密度的有效探針。同時由于雙電子復合是一個共振過程,共振峰結構中包含了離子能級結構信息,精密的雙電子復合速率系數譜可以解析出靶態離子激發態能級結構,進而開展如QED檢驗、同位素移動測量、超精細誘導躍遷壽命測量等一系列研究。基于重離子冷卻儲存環開展的雙電子復合實驗是獲取精確的雙電子復合速率系數的最有效途徑,尤其在相對碰撞能量較低的范圍內,儲存環雙電子復合實驗具有獨一無二的優勢。 

  中國科學技術大學聯合中科院近代物理所及德國吉森大學等多家單位的科研人員依托蘭州重離子加速器冷卻儲存環HIRFL-CSRm,開展了類氟鎳離子(58Ni19+)的雙電子復合實驗,獲得最新進展。 

  實驗結果得到0-160 eV范圍內,包含ΔN = 0所有內殼層躍遷的雙電子復合通道。擬合實驗結果,得出橫、縱向電子束溫度分別為0.56(0.05) meV23(1) meV。研究人員將實驗結果與Flexible Atomic Code (FAC) 計算的結果仔細對比,解析出每個共振結構的來源。同時還從雙電子復合速率系數得到了可用于等離子體建模的等離子體速率系數,并與此前的理論計算結果作了對比研究。本次實驗結果為天體物理等離子體建模研究提供了數據基準。 

  該工作得到科技部重點研發計劃、國家自然科學基金項目、中科院戰略性先導科技專項B和中科院重點前沿項目、中科院青年創新促進會的支持。 

  文章發表在天體物理學專業雜志Astronomy&Astrophysics(A&A)上(A&A 627, A171 (2019))。文章鏈接:https://doi.org/10.1051/0004-6361/201935648 

     

  (左圖)為0-6 eV范圍內復合速率系數譜,黑色點線為實驗測量結果,紅色實線為FAC理論計算結果,藍色虛線為輻射復合過程的貢獻,豎線為理論計算各共振態結構。(右圖)為等離子體速率系數,黑實線為實驗結果,紅實線為FAC計算結果,其他數據為此前的理論計算結果。 

    

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