近代物理所在太陽風誘發(fā)彗星X射線的實驗室模擬研究中獲進展
彗星是太陽系中最冷的星體之一。對太陽風誘發(fā)彗星x射線的測量能夠預測太陽活動及“太空天氣”,這對人類更深入的認識太陽系具有重要意義。由于實驗上很難精確測量x射線產(chǎn)額與截面,誤差較大,導致彗星的x射線輻射機制一直存在較大爭議。而精確測量入射流強,可為x射線產(chǎn)額提供準確數(shù)據(jù)。
近期,中國科學院近代物理研究所原子分子譜學室科研人員實現(xiàn)了入射流強的實時監(jiān)測與精確測量,為厘清太陽風誘發(fā)彗星x射線輻射的物理機制奠定了基礎。研究結果于9月7日發(fā)表在European Physical Journal Plus上。
基于自主研發(fā)的束流輪廓監(jiān)視器和實時束流密度計,科研人員在14.5 GHz 電子回旋共振離子源上建成了太陽風離子誘發(fā)彗星x射線的實驗室模擬平臺。
利用該平臺,科研人員開展了太陽風中廣泛存在的高電荷態(tài)氮、氧離子與鎳金屬表面相互作用的x射線發(fā)射研究。通過精確測量入射流強,科研人員獲得了x射線產(chǎn)額的準確數(shù)據(jù),并在離子入射能量小于5 keV/q時觀察到x射線產(chǎn)生截面與現(xiàn)有理論預期存在較大分歧,在此基礎上提出了內殼多電子激發(fā)模型,成功解釋了該現(xiàn)象。
上述平臺建設與研究進展為太陽風誘發(fā)彗星x射線的實驗室模擬奠定了基礎。該工作得到了國家自然科學基金委員會的支持。
論文鏈接:https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-022-03229-x
圖1:束流輪廓監(jiān)視器及實時束流密度計的測量結果。(圖/王偉)
圖2:高電荷態(tài)氮、氧離子與鎳表面碰撞的x射線產(chǎn)生截面。入射離子能量小于5 keV/q時實驗結果與理論預期明顯偏離。(圖/王偉)
圖3: 內殼多電子激發(fā)模型。(a).初始態(tài); (b).入射離子電子俘獲中性化; (c).內殼多電子激發(fā)過程;(d).入射離子K殼x射線發(fā)射。(圖/王偉)
(原子分子譜學室 供稿)
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