自 1996 年使用 X 射线望远镜报道了第一张彗星的 X 射线图像以来，研究高电荷离子与原子或分子碰撞中的电荷交换已成为一个热门研究课题。
天体物理学家需要更多的原子数据来模拟观察到的 X 射线光谱。传统上，假设电荷交换遵循有关总自旋量子数的统计规则。这些纯自旋统计的假设在各个领域都具有根本性的重要性。
然而，10 月 22 日发表在《物理评论快报》上的一项新研究通过提供离子-原子电荷交换碰撞中自旋统计分解的直接证据来挑战这些假设。这项研究由中国科学院 （CAS） 现代物理研究所 （IMP） 的科学家领导。
该实验在兰州重离子研究设施的低能量装置中进行，采用高分辨率反应显微镜，其特点是精度高、灵敏度高、检测效率高。中性氦气被用作与 C 碰撞的目标3+ 离子。
“C3+Ion 是这项研究的一个很好的候选者，因为它没有长寿命的激发态，并且在碰撞区域中始终处于基态。使用反应显微镜，我们可以轻松确定碰撞中捕获电子的那一刻的原子态，克服了以前实验中遇到的困难。因此，准确分析潜在机制相对容易，“本研究的第一作者、IMP 的 Zhu Xiaolong 教授说。
通过实验和理论方法，科学家们直接测量了自旋分辨横截面比，作为自旋统计的探针，它证明了在传统上认为自旋统计假设有效的高冲击能量下的分解。
“这一新发现在理解如此快速碰撞过程中的电子动力学和探索原子和分子反应性的量子操纵方面都提出了有趣的问题，”这项研究的通讯作者之一、IMP 的 马欣文教授说。
更多信息：XiaoLong Zhu 等人，离子-原子电荷交换碰撞中自旋统计分解的直接证据，物理评论快报（2024 年）。DOI： 10.1103/PhysRevLett.133.173002
期刊信息： Physical Review Letters
