高电荷态离子强库伦场中辐射跃迁过程的相对论效应研究
批准号:
12074352
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
胡智民
依托单位:
学科分类:
原子分子结构、碰撞与谱学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡智民
中文摘要
高电荷态离子强库伦场中的电子-离子碰撞过程是研究相对论效应的理想体系,对碰撞形成的激发态辐射跃迁过程开展深入研究,有利于等离子体辐射特性的模拟以及等离子状态的诊断研究。本项目将利用电子束离子阱装置开展强库伦场下的电子-离子碰撞实验,系统研究聚变等离子体状态精密诊断以及辐射特性研究关心的原子激发态退激发辐射光子的角分布和辐射跃迁几率,系统阐明Breit相互作用引起的相对论效应的细致物理机制,并研究其对等离子体X射线光谱学精密诊断的影响。研究成果将积极地推动强库伦场中原子碰撞物理理论与实验研究,高精度双电子复合伴线辐射特性的实验结果有望在原子碰撞领域实现QED效应的有效检验,并为ICF、天体等研究领域的高温等离子体精密诊断和辐射特性模拟提供原子参数。
英文摘要
The electron-ion collision process in strong Coulomb field of highly charged ions is an ideal system to study the relativistic effects. It is beneficial for the simulations of the plasma radiation properties and the diagnostics of the plasma state to study the raditative transitions of the excited states formed by collisions. This project is planned to carry out electron-ion collision experiments in a strong Coulomb field by using electron beam ion traps, systematically exploring the angular distribution and transition probabilities of atomic excited states which are related to the fusion plasma simulation and diagnostics. We will elucidate the detailed physical mechanism of the relativistic effect induced by the Breit interaction, and explore its impact on the precise diagnosis of plasma X-ray spectroscopy. The results will significantly advance the physics of atomic collisions in the strong Coulomb field. High-precision experimental results of radiative properties of dielectronic recombination satellite lines are expected to achieve the test of QED effect in the field of atomic collisions, and it will provide accurate atomic parameters for hot plasma precision diagnostics and radiation properties simulations in the fields of inertial confinement fusion and astrophysics.
在聚变以及天体物理等研究领域,涉及大量非平衡等离子体,为了准确诊断和模拟这类等离子体的辐射特性,需要对极端条件下的众多基本原子过程有深入的理解和精确的描述。这些原子过程常常处于重元素原子核的强库伦场中,相对论效应及量子电动力学效应会有重要影响。因此,准确认识电子与原子/离子碰撞过程中的截面、X射线角分布与极化特性,对深入理解与精确描述惯性约束聚变、天体研究领域的高温等离子体的能量平衡、离化分布、辐射特性和基于双电子伴线光谱的等离子体状态精密诊断都具有非常重要的应用价值。本项目的研究围绕高电荷态离子参与的基本原子过程中的相对论效应,从实验以及理论两个方面开展研究。在实验研究方面,借助东京电子束离子阱(EBIT)以及上海EBIT设备开展高电荷态离子跃迁速率等测量实验,首次从实验上发现了强库伦场中Breit相互作用的迟延效应、存在于3C/3D跃迁线强烈的组态混合以及Breit相互作用对钨离子碰撞电离截面的影响。在理论研究方面,开展了高电荷态Kr等离子体光谱中Breit相互作用影响研究,同时还利用发射X射线极化及角分布的特性分别研究了类氢离子双电子复合伴线、L壳层辐射复合过程中的相对论效应以及类氖离子3C/3D跃迁中的组态混合效应。这些研究成果能为等离子体光谱学诊断需要的精密原子参数提供重要的依据。
基于3MV串列加速器的带电粒子与原子分子碰撞电离过程研究
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批准号:12374234
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项目类别:面上项目
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资助金额:53万元
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批准年份:2023
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负责人:胡智民
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依托单位:
国内基金
海外基金