近日，中国科学院近代物理研究所原子物理中心科研人员及合作者，在太阳日冕物质抛射关键原子过程研究方面取得新进展，精确测量了高电荷态氮离子与氦原子碰撞过程量子态布居，为空间与天文观测的准确建模提供了基准数据。相关成果于6月8日发表在《The Astrophysical Journal Supplement Series》上。
日冕物质抛射是太阳剧烈活动导致的大规模带电离子物质和能量释放的极端空间天气现象，会引发强烈的地磁暴，严重影响卫星通信、导航系统和电网的稳定运行。日冕物质抛射出的高电荷态离子与地球磁层中的中性粒子发生电荷交换反应，会辐射出特征X射线，因此，通过对观测所得X射谱的精确建模是朔源太阳日冕物质抛射的化学成分、太阳活动特征以及太阳内部信息的不可或缺的方法。然而，长期以来，精确原子数据的缺乏和电荷交换反应高激发态微观机理研究不足，限制了人们对日冕物质抛射事件的认知。
图 日冕物质抛射艺术图 图源| 科罗拉多大学行星大气和空间物理实验室
本研究中，研究团队基于320kV高电荷态离子综合研究平台，采用直接测量激发量子态布居的新思路，测量了日冕物质抛射中高电荷态氮离子(N6+)与中性气体氦碰撞过程高激发态布居。该实验获得了量子态布居基准截面，澄清了早期多种理论计算存在的显著分歧，对促进原子碰撞领域紧耦合理论方法的发展具有重要意义。
图 量子布局随碰撞能量的依赖关系 图源| The Astrophysical Journal Supplement Series
研究同时指出，实验所测的双激发态布居对日冕物质抛射事件中观测到的软X射线具有重要贡献。该研究发展的实验方法具有普适性，可以运用于未来实验室天体物理方面的研究。
该研究由近代物理所、北京应用物理与计算数学研究所、深圳技术大学、日本高能粒子加速器中心、中国科学院国家天文台、荷兰空间中心、以色列理工、天津大学及美国埃克学院组成的国际研究团队完成。
该工作得到了中国科学院战略性科技先导专项、国家重点研发项目、以色列聚变基金等项目的支持。
