Недавнее исследование, опубликованное 22 октября в журнале Physical Review Letters, ставит под сомнение устоявшиеся представления о механизме обмена зарядами при ион-атомных столкновениях, демонстрируя прямые свидетельства нарушения статистики спина. Этот проект, выполненный специалистами из Института современной физики (IMP) Китайской академии наук (CAS), играет ключевую роль в понимании динамики электронов в стремительных столкновениях и квантовом управлении реактивностью атомов и молекул.
С 1996 года, когда было получено первое рентгеновское изображение кометы, изучение обмена зарядами при столкновениях высокозаряженных ионов с атомами или молекулами стало важной научной темой. Астрофизикам необходимо более точное моделирование наблюдаемых рентгеновских спектров. Ожидания по обмену зарядами традиционно базируются на статистических закономерностях, связанных с полным квантовым числом спина, что имеет основополагающее значение в различных сферах науки.
Однако новое исследование, проведенное IMP, поставило под вопрос эти старые убеждения. С использованием низкоэнергетических установок Heavy Ion Research Facility в Ланьчжоу и реакционного микроскопа высокого разрешения, учёные осуществили эксперимент с ионами C3+ и нейтральным гелием как мишенью. Ион C3+ был выбран для исследований, поскольку он всегда находится в основном состоянии в момент столкновений и не имеет долгоживущих возбуждённых состояний.
Профессор Чжу Сяолун из IMP, ведущий автор исследования, заявил: «С помощью реакционного микроскопа мы способны точно определить атомные состояния во время захвата электрона при столкновении, преодолевая прежние ограничения в экспериментах. Это значительно облегчает подробный анализ ключевых механизмов».
Команда учёных провела прямое измерение коэффициентов поперечного сечения, классифицированных по спину, для изучения спиновой статистики. Результаты исследования выявили отклонения в предположениях о спиновой статистике при высокоэнергетических столкновениях, при которых эти предположения обычно считались истинными.
Профессор Ма Синьвэнь из IMP, участвовавший в работе, подчеркнул: «Это новое открытие ставит интересные вопросы как в области изучения электронной динамики в быстрых столкновениях, так и в квантовом контроле реактивности атомов и молекул».
Это исследование не только приносит свежие данные для астрофизических рентгеновских спектров, но и открывает новые направления для изучения квантовой динамики при ион-атомных столкновениях, что может иметь существенное влияние на такие области, как физика плазмы, химическая физика и материаловедение.
Источник: iXBT
