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　　宇宙中的可見物質(zhì)超過95%都處于等離子體狀態(tài)，研究等離子體物理過程有助于對恒星、超新星遺跡、星系、行星狀星云、X射線雙星和活動星系核等的研究。等離子體環(huán)境中的電子-離子碰撞過程包括電子-離子碰撞激發(fā)、電離以及電子-離子復(fù)合過程。研究復(fù)合過程對于我們理解等離子體的演化以及動力學(xué)具有重要的意義，尤其是等離子體電荷態(tài)平衡的建立以及診斷等離子體溫度、密度等參數(shù)都依賴于精確的復(fù)合速率系數(shù)。 

　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)聯(lián)合近代物理所及德國吉森大學(xué)，英國斯特拉斯克萊德大學(xué)和萊徹斯特大學(xué)等多家單位的科研人員利用電子-離子融合束技術(shù)，由電子冷卻器提供冷卻介質(zhì)并同時作為電子靶在蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)(HIRFL-CSRm)上開展了類鈹鈣離子的雙電子復(fù)合實(shí)驗(yàn)，取得了重要進(jìn)展。 

　　實(shí)驗(yàn)首次高精度地測量了類鈹鈣離子的電子-離子復(fù)合速率系數(shù)，并結(jié)合最先進(jìn)的AUTOSTRUCTURE計(jì)算，除測量到常規(guī)的雙電子復(fù)合共振之外，還觀測到俘獲一個電子同時激發(fā)兩個內(nèi)殼層電子的三電子復(fù)合過程，以及處于2s2p ³P₀亞穩(wěn)態(tài)離子的雙電子復(fù)合。同時發(fā)現(xiàn)，目前理論計(jì)算三電子復(fù)合過程仍存在一定困難的原因是對電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)的精確理論描述不夠精確，由實(shí)驗(yàn)測量獲得的等離子體速率系數(shù)，可以作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)用于實(shí)驗(yàn)室和天體物理等離子體建模。 

　　該工作得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)B和中科院重點(diǎn)前沿項(xiàng)目和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會的支持。研究成果發(fā)表在國際著名的天體物理期刊The Astrophysical Journal, 862 (2) 2018上。 

　　文章鏈接： http://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aacc69 

　　圖1：實(shí)驗(yàn)測量的類鈹⁴⁰Ca¹⁶⁺離子的雙電子復(fù)合速率系數(shù)與理論計(jì)算結(jié)果的對比。左圖顯示的理論計(jì)算的DR和TR部分，右圖顯示的是低能區(qū)域亞穩(wěn)態(tài)離子對于復(fù)合速率系數(shù)的貢獻(xiàn)。 

　　圖2：實(shí)驗(yàn)得到的等離子體速率系數(shù)與此前的理論計(jì)算結(jié)果對比。溫度較低的范圍，如光電離等離子體區(qū)域，三電子復(fù)合對于速率系數(shù)的貢獻(xiàn)較大，實(shí)驗(yàn)和理論存在大于40%的差異；而在溫度較高的地方，如碰撞電離等離子體區(qū)域，雙電子復(fù)合速率占據(jù)主導(dǎo)地位，實(shí)驗(yàn)和理論的差別小于實(shí)驗(yàn)誤差。 

（原子分子動力學(xué)研究組 供稿）