彗星是太陽系中最冷的星體之一。對太陽風(fēng)誘發(fā)彗星x射線的測量能夠預(yù)測太陽活動及“太空天氣”，這對人類更深入地認識太陽系具有重要意義。實驗上較難精確測量x射線產(chǎn)額與截面，且誤差較大，導(dǎo)致彗星的x射線輻射機制存在較大爭議。而精確測量入射流強，可為x射線產(chǎn)額提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
近日，中國科學(xué)院近代物理研究所原子分子譜學(xué)室實現(xiàn)了入射流強的實時監(jiān)測與精確測量，為厘清太陽風(fēng)誘發(fā)彗星x射線輻射的物理機制奠定了基礎(chǔ)。9月7日，相關(guān)研究成果發(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，研究人員在14.5 GHz電子回旋共振離子源上建成了太陽風(fēng)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(fēng)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，研究獲得了x射線產(chǎn)額的準(zhǔn)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(yù)期存在較大分歧，在此基礎(chǔ)上提出了內(nèi)殼多電子激發(fā)模型，解釋了該現(xiàn)象。
上述平臺的建設(shè)與研究進展為太陽風(fēng)誘發(fā)彗星x射線的實驗室模擬奠定了基礎(chǔ)。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會的支持。
圖1.束流輪廓監(jiān)視器及實時束流密度計的測量結(jié)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(jié)果與理論預(yù)期明顯偏離。(圖/王偉)
圖3.內(nèi)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(nèi)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)
