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近日，中國科學(xué)院近代物理研究所科研人員及合作者，基于蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)（HIRFL-CSRm），開展了M殼層類鈉鐵離子Fe¹⁵⁺的雙電子復(fù)合精密譜學(xué)實驗，獲得了質(zhì)心系碰撞能量為0-90 eV范圍內(nèi)的電子-離子復(fù)合絕對速率系數(shù)，為天體和聚變等離子體診斷和建模提供了重要數(shù)據(jù)。

鐵元素在宇宙中廣泛分布，其離子形態(tài)在X射線波段會產(chǎn)生獨特的發(fā)射線和吸收線。這些光譜特征猶如天體的“指紋”，能夠揭示恒星和星系的溫度、密度、化學(xué)組成及動力學(xué)狀態(tài)等信息。然而，若要精準(zhǔn)解讀這些光譜信號，科研人員必須掌握等離子體中電荷態(tài)的分布規(guī)律，而雙電子復(fù)合過程正是決定等離子體中電荷態(tài)平衡分布的核心因素。

基于蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)開展的高電荷態(tài)離子的雙電子復(fù)合精密譜學(xué)實驗具有較高的能量分辨，且其電子-離子相對能量可大范圍精密調(diào)制，是目前唯一能夠精確測量低能碰撞復(fù)合截面關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實驗方法。在對M殼層類鈉鐵離子Fe¹⁵⁺的實驗中，該研究測量了0-90 eV能量范圍內(nèi)的復(fù)合速率系數(shù)。研究將實驗結(jié)果與最新理論如Flexible Atomic Code、AUTOSTRUCTURE、Jena Atomic Calculator計算的結(jié)果對比，解析出每個共振結(jié)構(gòu)的來源。同時，研究在雙電子復(fù)合速率系數(shù)中得到可用于等離子體建模的等離子體速率系數(shù)，并與此前的理論數(shù)據(jù)作了對比分析。

研究發(fā)現(xiàn)，目前的理論方法在處理強關(guān)聯(lián)電子體系時存在偏差，特別是在雙激發(fā)態(tài)4?4?′的描述方面，實驗結(jié)果與理論預(yù)測存在差異。實驗獲得的等離子體速率系數(shù)澄清了不同的理論計算方法的適用范圍。同時，實驗獲得的DR精密譜可用于研究高電荷態(tài)離子的能級結(jié)構(gòu)，進而檢驗各種原子物理結(jié)構(gòu)計算的理論方法，并可為天體和聚變等離子體診斷和建模提供高精度的基本輸入?yún)?shù)。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《天體物理雜志增刊系列》（ApJS）上。該工作由近代物理所主導(dǎo)，聯(lián)合中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、英國思克萊德大學(xué)、德國亥姆霍茲重離子研究中心、德國吉森大學(xué)等共同完成。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院相關(guān)項目等的支持。

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