科研進(jìn)展
近代物理所離子-原子電荷交換碰撞的自旋統計破缺研究取得重要進(jìn)展
近日，中國科學(xué)院近代物理研究所原子物理中心原子分子結構與動(dòng)力學(xué)室科研人員在離子－原子電荷交換碰撞的自旋統計破缺研究方面取得重要進(jìn)展。研究成果于10月22日發(fā)表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。
電子的電荷與自旋自由度之間的耦合在理解原子和分子相互作用的動(dòng)力學(xué)研究中發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用，對等離子體物理學(xué)、高能X射線(xiàn)激光器開(kāi)發(fā)、熱核聚變和天體物理等研究領(lǐng)域實(shí)驗結果的解釋具有重要意義?？蒲腥藛T對以上系統及其原子過(guò)程進(jìn)行建模，通常會(huì )對原子電子結構和動(dòng)力學(xué)采用近似方法處理，尤其涉及多個(gè)開(kāi)殼原子或分子的碰撞會(huì )導致假的自旋態(tài)和忽略電子交換耦合的情況?；诖?，科研人員一般會(huì )根據各自的自旋簡(jiǎn)并度統計加權對應的量子態(tài)截面。
本項研究中，科研人員利用蘭州重離子加速器產(chǎn)生的C3＋離子與氦原子碰撞，依托自主研發(fā)的高分辨率反應顯微成像譜儀，通過(guò)實(shí)驗測量了單電子俘獲到C3＋離子2p軌道的自旋三重態(tài)和單重態(tài)的截面，并得到了三重態(tài)與單重態(tài)的強度比。實(shí)驗結果表明，與最新發(fā)現的3個(gè)激活電子的漸近態(tài)緊耦合理論計算結果一致，從而證實(shí)了電子關(guān)聯(lián)在電荷轉移中扮演了重要角色。
該研究工作克服了以往實(shí)驗和理論上的諸多困難，尤其在高碰撞能量下，從積分和散射角微分截面水平上證明了傳統自旋統計假設的失效（見(jiàn)下圖）。以上新發(fā)現有助于研究人員加深對超快碰撞過(guò)程中電子動(dòng)力學(xué)的理解，并為探索原子和分子反應相關(guān)的量子操控研究提供了新視角。
此項工作第一作者為近代物理所朱小龍研究員，通訊作者為近代物理所馬新文研究員和法國索邦大學(xué)的Alain Dubois教授。該研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、中國科學(xué)院先導專(zhuān)項和國家自然科學(xué)基金項目的支持。?
文章鏈接：https：／／doi．org／10.1103／PhysRevLett．133.173002
圖1：C3＋－He碰撞單電子轉移到2s2p三重態(tài)與單重態(tài)截面比R隨碰撞能量的變化關(guān)系以及與理論計算和其他實(shí)驗結果的比較
圖2：高分辨率反應顯微成像譜儀
